Obwohl die meisten unmittelbar drohenden Symptome der COVID-19 Atemwege, Neurowissenschaftler sind gespannt Studium der Pandemie aus der Perspektive des zentralen Nervensystems. Klinische Forschung und klinische Fallberichte bieten Montage Hinweise zu Auswirkungen auf das Gehirn.
Um vor den möglichen langfristigen neurologischen Problemen von Infektion, mehrere Labore in Der Picower Institute for Learning and Memory am MIT haben begonnen, Ihr Interesse auf die Forschung, um zu bestimmen, ob und wie es auf das Gehirn auswirkt, entweder direkt oder über den Körper die erhöhte Reaktion des Immunsystems. Wenn es tatsächlich nicht, das wäre konsistent mit einer Geschichte, die berichtet, dass Infektionen und Immunsystem-Aktivität an anderer Stelle im Körper haben kann langfristige Auswirkungen auf psychische Gesundheit.
Während einige Wissenschaftler, zum Beispiel, vermuten, eine Rolle, die für infektiöse Erkrankungen bei neurodegenerativen Erkrankungen wie der Parkinson-Krankheit oder anderen Demenzerkrankungen, Picower-Institut Mitglied Gloria Choi und der Harvard University Immunologe Jun Huh haben akribisch verfolgt, den Weg durch die Infektion bei einer schwangeren Mutter führen kann Autismus-ähnliche Symptome in Ihrem Kind und wie, counterintuitively, Infektion in Menschen mit einer Autismus-Spektrum-Störungen können vorübergehend mildern verhaltenssymptome. Mit tiefem know-how in der neuro-immun-Interaktionen, als auch in den neuronalen Systemen zugrunde liegenden Gefühl der Geruch, der berichtet, verloren in einige COVID-19-Patienten, Choi plant mehrere kollaborative coronavirus Studien.
„Mit diesen verschiedenen Verdacht auf neurologische Symptome, wenn wir feststellen können, die zugrunde liegenden Mechanismen, durch die das Immunsystem, beeinflusst das Nervensystem auf die Infektion mit SARS-CoV-2 oder Verwandte Viren, dann das nächste mal den Pandemie kommt, können wir bereit sein, zu intervenieren“, sagt Choi, Samuel A. Goldblith Career Development Assistant Professor für Angewandte Biologie am Department of Brain and Cognitive Sciences.
Wie Choi, Picower Professor Li-Huei Tsai plant auch Studien zu den neurologischen Auswirkungen von COVID-19. Tsai Studien der Alzheimer-Krankheit umfassen die Untersuchung der Blut-Hirn-Schranke, die Tore dicht, was geht in und aus dem Gehirn durch das Kreislaufsystem. Technologien, die Ihrem Labor entwickelt mit beteiligten, einschließlich der MIT-Institut-Professor Robert Langer das team in einer einzigartigen position, um zu beurteilen, ob und wie coronavirus-Infektion kann zu überrennen oder zu entziehen, dass safeguard.
„Es ist wichtig zu wissen, wie die Corona-Virus möglicherweise das Gehirn betreffen,“ Tsai sagt. „Wir sind gespannt, um unsere Technologie zu tragen, auf diese Frage.“
Neuro-immun-Interaktionen
Choi ist unter Berücksichtigung von drei Linien der coronavirus-Forschung. Zusammen mit Picower Institut Kollegen Newton Professor Mriganka Sur und Assistant Professor Kwanghun Chung, hofft Sie, um die Bewältigung der Frage, Anosmie, den Verlust des Geruchs. Choi studierte das olfaktorische system bei Mäusen, die seit Ihrer Graduierten-und postdoc-Tage. Außerdem, eine zentrale Erkenntnis Ihrer Forschung Neuroimmunologie ist, da Neuronen express-Rezeptoren für einige der signalstoffe, sogenannte Zytokine, die von Zellen des Immunsystems, diese Interaktionen können direkt beeinflussen die neuronale Entwicklung und Aktivität. Arbeiten in Maus-Modellen, das team plant, um zu Fragen, ob solch eine Wirkung, inmitten des Immunsystems erhöhte Reaktion auf COVID-19, die in das olfaktorische system.
Basierend auf Ihr und WA s Studien, wie mütterliche Infektionen führt zu Autismus-ähnliche Symptome bei Ihren Nachkommen, Sie sind besorgt über zwei weitere Aspekte der coronavirus-Infektion. Man baut auf die Erkenntnis, dass das Risiko der Nachkommen der Entwicklung von neurologischen Problemen hing stark von der Zusammensetzung der schwangeren Mutter Darm mikrobiom, die Bevölkerung von Bakterien, die jeder birgt in Ihrem Körper. Angesichts der Vielzahl der Ergebnisse zeigt sich unter coronavirus-Patienten, Choi und Huh Fragen, ob mikrobiom-Zusammensetzung kann eine Rolle spielen-neben Faktoren wie Alter oder die zugrunde liegenden gesundheitlichen Bedingungen. Wenn das wird der Fall sein, dann filtert das mikrobiom, vielleicht mit einer Diät oder Probiotika, könnte die Ergebnisse verbessern. Die Zusammenarbeit mit Kollegen in Korea und Japan, Sie sind sich auf Studien, korrelieren mikrobiom-Zusammensetzung bei Patienten, die mit Ihren coronavirus Ergebnisse.
Längerfristig Choi und Huh auch hoffen, dass die Untersuchung, ob COVID-19-Infektion unter schwangeren Frauen stellt ein erhöhtes Risiko der Nachkommen an der Entwicklung entwicklungsneurologische Störungen wie Autismus. In Ihrer Forschung in Mäusen, Sie haben gezeigt, dass bei einer bestimmten mütterlichen mikrobiom-Zusammensetzung, die Immunzellen in den schwangeren Mäusen, ausgedrückt erhöhte Konzentrationen des zytokins IL-17a. Das Molekül direkt beeinflusst die fetale Entwicklung des Gehirns, verursacht neuronale schaltkreise EZB-Autismus-wie Verhaltens-Symptome zu entwickeln falsch. Das paar Ziel zu beurteilen, ob das passieren könnte, mit coronavirus.
COVID-19 Zugang zum Gehirn
Eine große Frage ist, ob und wie die SARS-CoV-2-virus erreichen kann, das zentrale Nervensystem. Tsai ‚ s lab kann in der Lage sein, um herauszufinden, mit Hilfe eines erweiterten Labor-Modell der Blut-Hirn-Schranke (BBB), dessen Entwicklung hat dazu geführt, postdoc Joel Blanchard. In einer Studie in der Presse, er hat gezeigt, dass das Modell aus menschlichen Astrozyten, Gehirn, Endothelzellen und perizyten kultiviert, die aus induzierten pluripotenten Stammzellen, die eng spiegeln die Eigenschaften der natürlichen BBB, wie die Durchlässigkeit. In Zusammenarbeit mit der Langer-team ist die Integration des Modells mit induzierten pluripotenten Stammzellen gewonnenen Kulturen von Neuronen und anderen entscheidenden Gehirn-Unterstützung-Zellen, wie mikroglia und oligodendrozyten, auf einem chip (genannt „miBrain“ chip“) zu einem anspruchsvollen und integrierten Testumgebung von Gehirn-Zelle und Gehirn-Gefäß-Interaktion.
Mit der miBrain chip-Plattform, Tsai s lab plant mehrere Experimente, um besser zu verstehen, wie das virus kann das Gehirn in Gefahr. In einer, Sie kann die Kultur miBrain chips von einer Vielzahl von Individuen, um zu sehen, ob der virus ist in der Lage zu durchdringen die BBB gleich oder unterschiedlich personalisierte Modelle. Sie können auch testen Sie ein anderes Mittel der Eintritt von Viren in das Gehirn—egal, ob der Körper die Reaktion des Immunsystems (eine sogenannte „Zytokin-Sturm“), erhöht die BBB Durchlässigkeit—durch die Verwendung von Blutserum von COVID-19 Patienten in der miBrainChip Modell.
Noch eine weitere Möglichkeit, das virus könnte die Verbreitung im Nervensystem von neuron zu neuron über deren verbindungen, den Synapsen genannt. Mit Kulturen von tausenden von Neuronen, die miBrain chip-Plattform, die Ihnen helfen könnten, zu bestimmen, ob das der Fall ist, und ob bestimmte Arten von Neuronen sind anfälliger für immer so conduits.
Schließlich, möglicherweise gibt es genetische Unterschiede, die Erhöhung der Anfälligkeit für virale Eintrag für das Gehirn. Verwendung von Technologien wie CRISPR/Cas9, das team kann-Ingenieur Kandidat für eine solche Risiko-Gene in den BBBs um zu testen, ob die Durchlässigkeit variiert. In Ihrer Alzheimer-Forschung, zum Beispiel, Sie untersuchen, ob Variationen in einem gen namens ApoE führt zu unterschiedlichen Graden der Amyloiden plaque-Bildung im BBB-Modell.