Technologies to Treat Aging Brain and Neurodegeneration
- Reference number
- IS24-0185
- Project leader
- Dagliyan, Onur
- Start and end dates
- 241101-271231
- Amount granted
- 4 900 000 SEK
- Administrative organization
- Karolinska Institutet
- Research area
- Life Science Technology
Summary
Many cellular processes, especially metabolic pathways, undergo a progressive impairment in aging brain and neurodegeneration. Emerging evidence suggests that hydrogen sulfide (H2S), a gaseous signaling molecule of metabolic pathways, plays a major neuroprotective and ameliorating role in aging and neurodegenerative diseases. However, research on H2S is currently impeded by the lack of tools to precisely regulate this gaseous molecule, which is neurotoxic above the physiological concentrations, and monitor its complicated metabolic pathways in vivo. This project aims to develop engineered devices and molecular technologies that can precisely modulate and monitor H2S metabolism in vivo. To tackle with this challenging task, we plan to leverage complementary expertise of KPI (Prof. Park) and SPI (Prof. Dagliyan). The Park group will develop and refine implantable neural interfaces that can precisely control H2S metabolism in vivo, whereas the Dagliyan group will design protein sensors and switches that can specifically monitor H2S metabolism in vivo. By using these engineered tools, we aim to study how H2S will rewire the molecular pathways, neural circuits, learning and memory in aged mice and a neurodegeneration mouse model. Our research will not only reveal new mechanisms by which how precisely controlled H2S metabolism improves neural circuits and behavior, but also may provide a new therapeutic approach for neurodegenerative diseases.
Popular science description
Swedish: Föreställ dig en stad som förstördes av en jordbävning. Neurodegeneration kanske inte är en plötslig jordbävning för en hjärna, men den gör så småningom med en hjärna vad en katastrofal jordbävning gör med en stad. Skulle det räcka med att rengöra de kollapsade strukturerna för att återuppbygga staden eller skulle det räcka att använda ett enda biologiskt material, såsom ett läkemedel eller en antikropp, för att rekonstruera de kollapsade neurala kretsarna i den neurodegenerativa hjärnan eller till och med åldrande hjärnan? Vi tror att svaret är nej. Precis som att rekonstruera stadens byggnader från deras baser och kolonner, föreslår detta forskningsprogram en innovativ lösning som involverar byggandet av saknade ämnesomsättningskomponenter i hjärnan, med hjälp av implanterbar nanoteknik och molekylär teknologi. Genom att använda dessa konstruerade teknologier kommer vi att leverera gasformiga sändare till hjärnan på ett exakt kontrollerat sätt och kommer att koppla om molekylära vägar, neurala kretsar, inlärning och minne i åldrade möss och en neurodegenerativ musmodell. Därför kommer vår forskning inte bara att avslöja nya mekanismer genom vilka hur exakt kontrollerad molekylärt rekonstituerad metabolism förbättrar neurala kretsar och beteende, utan kommer också att tillhandahålla ett nytt terapeutiskt tillvägagångssätt för neurodegenerativa sjukdomar.