数十年来,来自各研究机构的科学家们一直通过显微镜观察和数据分析,试图理解阿尔茨海默病、帕金森病和肌萎缩侧索硬化症(ALS)等疾病如何影响大脑。尽管科学家们已经对这些疾病获得了许多重要见解,但能够治愈甚至治疗这些疾病的突破性疗法仍然遥不可及。
为了加速对神经退行性疾病的理解和治疗方法,艾伦研究所启动了"脑健康加速器"项目。该项目于今日宣布,是一项全球性倡议,将利用尖端技术,旨在改进疾病模型构建、治疗开发以及对疾病机制的理解。该项目获得了艾伦研究所、贝佐斯家族、亚马逊网络服务、美国国立卫生研究院、EverythingALS以及其他合作伙伴的资金支持,总投入达4亿美元。
研究人类大脑疾病和确定治疗策略面临的一个挑战是大脑的规模和复杂性。大脑由许多不同部分组成,研究疾病机制需要来自大量个体的样本。此外,尽管转录组学、蛋白质组学、神经影像学和人工智能等技术进步帮助研究人员更精细地研究大脑,但研究人员并不总是将这些方法整合到同一项目中。
分子和细胞神经科学家Ed Lien帮助设计了"脑健康加速器"项目,他将作为执行副总裁和主任协调该项目。
"我认为我们有一个独特的定位,能够规模化应用这些技术,从而生成对疾病的真实理解,"脑健康加速器的副总裁兼执行主任Ed Lien表示。
确实,加州大学圣地亚哥分校(UCSD)的神经病理学家Dirk Keene表示,该研究所对团队科学的关注以及实施长期项目的能力,有助于他们应对神经退行性疾病等挑战性问题。Keene此前在华盛顿大学工作,曾与艾伦研究所的研究人员合作多年,并帮助促进脑组织捐赠给研究人员。
Keene将在UCSD继续这项工作,建立并运营"脑健康加速器"的组织协调中心。Keene表示,该站点与华盛顿大学的实验室将形成一个西海岸网络,但"我们需要能够在许多不同的站点进行这项工作。"Keene补充说,"脑健康加速器"应该能够帮助实现这一点。
"虽然我们需要建立一个协调和现代化的网络,但我们已经拥有所有必要的工具来真正启动,"Keene说。该加速器建立在神经科学技术进步和"通过推进创新神经技术进行脑研究"(BRAIN)计划、西雅图阿尔茨海默病脑细胞图谱以及BRAIN计划细胞图谱网络(BICAN)等项目成果的基础上。这些先前的努力促成了基因组图谱和相关神经影像数据的开发,使研究人员能够准确定义细胞群体并在研究之间整合信息;这些技术帮助研究人员证明,像阿尔茨海默病这样的疾病的病理出现时间比动物模型所表明的要早得多。
"这是我们意识到我们拥有获取真实信息的工具的关键时刻,这些信息可以真正引导整个领域找到新的靶点,"Lien说。作为"脑健康加速器"的协调员,Lien通过一系列研讨会帮助设计了项目的初始团队和目标,这些研讨会帮助将各个研究领域综合成一个更大的计划。"目标不是在一个地点完成所有工作;而是将利用整个领域专业知识的事情聚集在一起,但要以一种能够像滚雪球一样积累并整合数据的方式进行,而这种方式迄今为止还没有真正实现过,"Lien说。
华盛顿大学的生物样本库和综合神经病理学实验室切片捐赠的脑组织,以深入研究大脑的特征。
"脑健康加速器"目前计划整合来自转录组学、蛋白质组学、神经影像学、连接组学和遗传学研究的数据。研究人员将把这些数据映射到先前项目开发的参考数据上,然后使用人工智能工具创建全面的疾病模型。"它把研究的不同方面整合在一起,真正形成了一个发现引擎,"Keene说。
与以往的项目不同,"脑健康加速器"不会将脑疾病孤立开来。相反,研究人员将研究神经退行性疾病特征如何重叠。"我非常兴奋我们能够通过整合领域的不同部分和不同疾病来做什么,并真正尝试催化人类神经科学这一领域,"Lien说。
"脑健康加速器"的另一个主要组成部分是将项目发现应用于治疗靶点。更具体地说,研究人员希望"加速器"的见解将引导开发细胞类型选择性疗法。Lien表示,针对疾病中的特定细胞可以使疗法更具可重复性。
尽管研究人员将面临许多挑战需要克服——包括改进组织捐赠和保存;解决数据共享的后勤障碍;以及与许多不同的研究团队、疾病组织和行业协调——但项目团队期待可能出现的发现。
"从开始——构建工具和资源——一直到我们将要发现的东西,我认为这是我结束职业生涯做某件事的独特机会,我认为这将对我们的领域产生真正关键、巨大的影响,"Keene说。
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