W tym tygodniu przedstawiamy sylwetkę Bena Reina, doktoranta neurobiologii w SUNY (State University of New York) Buffalo w Jacobs School of Medicine and Biomedical Sciences. Pracuje on w laboratorium wybitnego profesora SUNY, dr Zhen Yan, którego laboratorium bada zarówno zaburzenia ze spektrum autyzmu (ASD), jak i chorobę Alzheimera. Ich głównym celem jest zbadanie, w jaki sposób deficyty transmisji synaptycznej przyczyniają się do powstawania tych zaburzeń oraz określenie strategii terapeutycznych przywracających funkcje synaptyczne.
Genetyczne przyczyny autyzmu
Autyzm to zaburzenie, diagnozowane u 1 na 54 dzieci, które wpływa na rozwój mózgu i może sprawiać trudności w kontaktach społecznych. Ponieważ znaczna część przypadków autyzmu jest spowodowana mutacją genów, praca Bena koncentrowała się głównie na badaniu specyficznego genetycznego czynnika ryzyka ASD, zwanego regionem 16p11.2 (pozycja 11.2 na chromosomie 16). Ta część chromosomu 16 jest podatna na usunięcie lub powielenie. Obie zmiany są związane z ASD i wieloma innymi zaburzeniami neurorozwojowymi, takimi jak niepełnosprawność intelektualna, padaczka i inne.
Wyizolowanie i zbadanie tych mutacji genowych ma na celu zidentyfikowanie strategii leczenia, które mogą poprawić objawy społeczne związane z autyzmem. Mając na uwadze ten cel, w swojej pracy Ben wykorzystuje mysie modele ASD do oceny zachowań społecznych. Bada transgeniczne modele mysie zarówno delecji, jak i duplikacji 16p11.2 i odkrył szereg zmian synaptycznych i biochemicznych w korze przedczołowej. Ten obszar mózgu wydaje się być krytyczny dla towarzyskości, więc kiedy stwierdzono znaczące różnice, zaczęto go izolować i badać dalej. Jedną z tych zmian był wyraźny deficyt synaptycznej transmisji GABAergicznej.
"Aby dowiedzieć się, co może być tego przyczyną, przeprowadziliśmy sekwencjonowanie RNA w celu zidentyfikowania wszystkich genów ulegających ekspresji na nieprawidłowym poziomie. Dzięki temu odkryliśmy, że gen o nazwie Npas4 uległ znacznej redukcji". Npas4 jest bezpośrednio związany z kwasem gamma-aminomasłowym (GABA) i jest odpowiedzialny za budowanie synaps GABA. Aby sprawdzić to odkrycie, zespół naukowców wprowadził do kory przedczołowej myszy z deficytem synaps GABA wirusa, który powodował nadekspresję neuronów Npas4. Przyniosło to znaczące rezultaty, ponieważ neurony zaczęły tworzyć synapsy GABA, a następnie myszy wykazały znaczną poprawę zarówno w zakresie towarzyskości, jak i poznania.
Chociaż wyniki te mogą nie wystarczyć do wyodrębnienia metody leczenia możliwej do zastosowania u ludzi, to jednak wskazują na Npas4 jako potencjalny cel terapeutyczny w autyzmie i oferują możliwe wyjaśnienie deficytów społecznych i poznawczych u osób z duplikacją 16p11.2. Przyszli badacze będą mogli wykorzystać pracę Bena jako zestaw narzędzi do dalszego definiowania roli Npas4 w autyzmie.
Zachowania społeczne
"Praca ta wykazała, że poprzez ukierunkowanie na kluczowy mechanizm molekularny w tym obszarze mózgu możemy poprawić społeczne i poznawcze deficyty u tych myszy. Opracowaliśmy również dwa protokoły behawioralne do oceny zachowań społecznych w mysich modelach ASD. Jeden z nich mierzy preferencję bodźców społecznych (mysz) w stosunku do bodźców niespołecznych (zabawka), a drugi ocenia motywację społeczną (gotowość do wejścia w awersyjne środowisko w celu interakcji społecznej)." Protokoły te są specjalnie zaprojektowane, aby zapewnić wysoką czułość zachowań społecznych w modelach mysich. "W pewnym sensie protokoły te wywodzą się z moich korzeni w psychologii, ponieważ modelowanie złożonych zachowań u zwierząt jest dla mnie bardzo intrygujące. Mogą one jednak również posłużyć jako potężne narzędzia, które pomogą nam ocenić, czy leki terapeutyczne poprawiają społeczne objawy autyzmu."
Wykształcenie psychologiczne Bena stanowiło doskonałą bazę dla jego pracy doktorskiej w dziedzinie autyzmu. Jego licealna ciekawość dotycząca naturalnych różnic w osobowości zaowocowała pytaniami o mózg i jego różnice między ludźmi o różnych osobowościach. To pomogło mu utorować drogę do neurobiologii społecznej i pracy nad doktoratem.
Po raz pierwszy spotkałem Bena na Instagramie, ponieważ prowadzi on popularne konto skupiające się na edukacji naukowej. Jednak jego największym kanałem społecznościowym jest TikTok (@the.brein). Zgromadził ponad 150 tys. obserwujących i nadal edukuje społeczeństwo na różne tematy związane z naukami ścisłymi, a także odpowiada na pytania studentów kierunków ścisłych szukających wskazówek i wsparcia.
Oddanie dla przyszłych pokoleń
Swoje obecne osiągnięcia i sukcesy Ben zawdzięcza wspaniałym mentorom ze studiów licencjackich, którzy pomogli mu w podjęciu szeregu złożonych i ważnych decyzji. Czerpiąc inspirację, zdał sobie sprawę, że tak jak jego młodszy brat, każdy student nauk ścisłych w końcu staje na kilku krytycznych rozdrożach i musi podjąć pewne ważne decyzje. Dotyczy to wyboru kierunku studiów, sposobu zdobycia doświadczenia badawczego, rodzaju laboratorium, do którego można dołączyć, oraz wyboru kierunku studiów. To tylko kilka z wielu pytań, na które młodzi naukowcy muszą znaleźć odpowiedź, a które będą kształtować ich przyszłą karierę.
Ta pasja, w połączeniu z licznymi pytaniami studentów, doprowadziła Bena do stworzenia Koalicji Aspirujących Naukowców (Aspiring Scientists Coalition), bezpłatnej organizacji, która zapewnia zasoby edukacyjne dla studentów nauk ścisłych ze wszystkich środowisk. Organizuje ona comiesięczne spotkania, na których odbywają się sesje pytań i odpowiedzi, spotkania networkingowe dla studentów w celu nawiązania kontaktów i wymiany doświadczeń, a także gościnne prezentacje naukowców omawiających swoje badania i ścieżkę kariery naukowej. ASC rozpoczęło działalność w sierpniu 2020 r., a obecnie liczy już ponad 500 członków z 47 krajów. "Chociaż naszym głównym celem jest dostarczanie uporządkowanych informacji, aby wspierać studentów w podejmowaniu decyzji dotyczących kariery, mamy również nadzieję zbudować dużą, międzynarodową sieć współpracy dla przyszłego pokolenia naukowców".
W miarę rozwoju organizacji planują oni nadal łączyć studentów na całym świecie poprzez sesje networkingowe oraz dobieranie w pary mentorów i opiekunów. Ben planuje ukończyć studia w maju 2021 r., ale jego praca badawcza jeszcze się nie skończyła. Zdradza nam, co czeka go w najbliższym czasie, a mianowicie oferta pracy w charakterze doktora habilitowanego w jednym z najlepszych laboratoriów. "Planuję kontynuować badania nad towarzyskością w ogóle, a to może obejmować rolę Npas4, ale nie chcę niczego zdradzać zbyt wcześnie! Jestem niesamowicie podekscytowana, że mogę przejść do kolejnego ekscytującego etapu i rozpocząć pracę nad czymś, co - miejmy nadzieję - będzie dużym przełomowym projektem."
LabTAG by GA International jest wiodącym producentem wysokowydajnych etykiet specjalistycznych aoraz dostawcą rozwiązań identyfikacyjnych stosowanych w laboratoriach badawczych i medycznych, a także w instytucjach opieki zdrowotnej.
