The glymphatic pathway of the brain - a factor in dementia?
- Reference number
- RMX18-0152
- Project leader
- Eklund, Anders
- Start and end dates
- 200101-241231
- Amount granted
- 24 394 380 SEK
- Administrative organization
- Umeå University
- Research area
- Life Science Technology
Summary
The glymphatic system is a pathway for flushing of brain tissue, providing a mechanism for clearance of toxic waste products. Glymphatic dysfunction is implicated in dementia, e.g. in Alzheimer’s disease accumulation of amyloid-β (Aβ) plaques and tau tangles in brain tissue possibly results from reduced clearance. Current knowledge on the glymphatic system is primarily limited to animal studies and methods for investigating this in humans are needed. Our aims are: To develop an MRI tracer method that quantifies the relative CSF uptake of the traditional and the glymphatic pathway (Glymphatic flow estimator). To investigate the potential driving mechanisms of the flow and clearance in the glymphatic pathway (Glymphatic motor analyser) and to develop a method based on lumbar infusion of artificial CSF and investigate if brain Aβ concentration (assessed with PET) can be reduced with a Glymphatic flush. Aβ and tau tangles will be characterized with optical tweezers. This project develops and validates techniques required to characterize the human glymphatic system. The output has huge potential to contribute with both basic understanding of several neurological disorders and new biomedical engineering instruments for diagnostics and therapy. We will explore one of the most interesting and logical pathological mechanisms behind the development of dementia, with an impact that can be expected to increase health-economic burden.
Popular science description
Demenssjukdomar som t.ex. Alzheimers drabbar en stor del av befolkningen och har blivit ett globalt problem. Problemen väntas dessutom öka lavinartat då andelen sjuk nästan dubbleras vart tjugonde år, dvs prognosen pekar mot 75 miljoner drabbade redan 2030. I dagsläget finns inget effektivt botemedel men forskning tyder på ett starkt samband mellan ansamling av specifika proteiner (amyloid beta och tau proteiner) i hjärnvävnaden som bildar så kallat plack. Ansamling av plack och Alzheimers är dessutom korrelerat med ett dysfunktionell glymfatiskt system. Det glymfatiska systemet kan ses som hjärnans rengöringssystem och i en frisk person tror man att detta system sköljer bort de proteiner som bildar plack genom att cerebrospinalvätska (CSF) spolas genom hjärnvävnaden. Det glymfatiska systemet upptäcktes 2012 i gnagare och har under en kort tid attraherat ett stort forskningsintresse. Vår multidisciplinära forskargrupp är unikt positionerat för att ta itu med utmaningen att utveckla medicintekniska metoder för att undersöka det mänskliga glymfatiska och dess roll med hänsyn till traditionell CSF-dynamik. Vår grupp har en lång historia av att producera världsledande metoder för den säkraste möjliga kliniska lumbar CSF-infusion, inklusive CSF-tryckmätningar och därtill hörande karaktärisering av CSF-dynamiken. Vi har omfattande kompetens inom klinisk imaging och unik tillgång till en toppmodern PET/MR-system där vi kommer att kunna utveckla simultan kvantifiering av CSF-tracerflöde, intrakranial arteriell pulsatilitet och proteinuppbyggnad i hjärnvävnaden. Vi kommer i detta projekt utveckla och utvärdera en rad metoder att undersöka det glymfatiska systemet. Resultaten från projektet har stor potential att bidra med både grundläggande förståelse för flera neurologiska sjukdomar och nya medicintekniska verktyg för diagnostik och terapi. Vi kommer att utforska en av de mest intressanta och logiska patologiska mekanismerna bakom utvecklingen av demens. Betydelsen av kunskapen och undersökningsmetoderna som utvecklas i detta projekt kan bara förväntas öka i framtiden med tanke på att den åldrande befolkningen och den tillhörande hälsoekonomiska bördan.