Νευροεπιστήμονας από το Columbia κερδίζει τη στήριξη Κορυφαίου Επιστημονικού Ινστιτούτου
Ο Σταύρος Λομβαρδάς, ειδικός στην όσφρηση, κερδίζει χρηματοδότηση και αναγνώριση από το Ιατρικό Ινστιτούτο Howard Hughes.
Νέα Υόρκη, 22 Σεπτεμβρίου 2016 – Όταν ο Διδάκτωρ Σταύρος Λομβαρδάς έκανε το μεταπτυχιακό του, δεν στόχευε στη μελέτη του εγκεφάλου. Ήταν γοητευμένος από μια ακόμα πιο θεμελιώδη πλευρά της βιολογίας: τί κάνει ένα κύτταρο διαφορετικό από το άλλο.
Αυτή η γοητεία τον οδήγησε στη μελέτη της κατηγορίας των εγκεφαλικών κυττάρων που μας δίνουν την αίσθηση της όσφρησης, τους οσφρητικούς νευρώνες. Ερευνά τα γονίδια που παράγουν διαφορετικά είδη οσφρητικών νευρώνων, και μας δίνουν τη δυνατότητα να αναλύσουμε δισεκατομμύρια διαφορετικές μυρωδιές.
Σε λίγα μόνο χρόνια, η έρευνα του Dr. Λομβαρδά παρείχε νέες πληροφορίες για την οργάνωση και τη δομή του οσφρητικού μας συστήματος. Το έργο του προσέλκυσε επίσης το ενδιαφέρον του Ιατρικού Ινστιτούτου Howard Hughes (HHMI), που ανακοίνωσε σήμερα πως ο Dr. Λομβαρδάς είναι μεταξύ των καινούργιων μελών του Προγράμματος Σχολικών Υποτροφιών.
Το Πρόγραμμα αυτό αναγνωρίζει επιτυχημένους ερευνητές στην αρχή της καριέρας τους, με ισχυρές προοπτικές να κάνουν πρωτοποριακές συμβολές στην επιστήμη και την ιατρική. Μέσα στα επόμενα 5 χρόνια θα λάβει 900.000 δολάρια. Μιλήσαμε με τον Dr. Λομβαρδά, κύριο ερευνητή στο Ινστιτούτο Συμπεριφοράς Νου και Εγκεφάλου Mortimer B. Zuckerman στο Columbia, και καθηγητή βιοχημείας και μοριακής βιοφυσικής στο Ιατρικό Κέντρο του Πανεπιστημίου του Columbia (CUMC), για το έργο του και πως θα στηρίξει την έρευνά του για την επιστήμη της όσφρησης η αναγνώρισή του από το Ιατρικό Ινστιτούτο Howard Hughes.
Το πρώιμο έργο σας ήταν εστιασμένο στη μελέτη της γενετικής. Πώς σας οδήγησε αυτό στο ενδιαφέρον για την επιστήμη της όσφρησης;
Αρχικά, ήθελα να κατανοήσω τα βιολογικά στάδια που δημιουργούν το ευρύ φάσμα των κυτταρικών ειδών στο σώμα. Ο καλύτερος τρόπος να γίνει αυτό είναι να κοιτάξουμε το γενετικό υλικό στο εσωτερικό κάθε κύτταρου. Σχεδόν κάθε κύτταρο στο σώμα μας έχει το ίδιο σύνολο γενετικού υλικού, γνωστό από κοινού ως γονιδίωμα μας. Το μοτίβο σύμφωνα με το οποίο κάποια γονίδια ενεργοποιούνται και κάποια παραμένουν αδρανή κάνει κάθε κύτταρο διαφορετικό από το άλλο.
Υπό τη συμβουλευτική καθοδήγηση του Dr. Richard Axel, συνδιευθυντή του Ινστιτούτου Zuckerman, ο οποίος κέρδισε το 2004 βραβείο Νόμπελ για τις μελέτες του πάνω στην όσφρηση, γεννήθηκε το ενδιαφέρον μου σχετικά με το πώς λειτουργεί η γονιδιακή ρύθμιση στο οσφρητικό σύστημα. Όσο περισσότερο το έψαχνα, τόσο πιο περίπλοκο και εντυπωσιακό άρχισε να μου φαίνεται.
Τί σας εντυπωσίασε περισσότερο στο οσφρητικό σύστημα;
Υπάρχουν περίπου 1000 γονίδια που εμπλέκονται στην όσφρηση. Σε κάθε περίπτωση, εξειδικευμένες πρωτεϊνες που ονομάζονται παράγοντες μεταγραφής ενεργοποιούν το σωστό γονίδιο τη σωστή στιγμή με απευθείας δέσμευση τους σε αυτό. Τα γονίδια στους οσφρητικούς νευρώνες όμως είναι τοποθετημένα σε μια ασυνήθιστα πυκνή και συμπαγή δέσμη. Δυσκολευτήκαμε πολύ να κατανοήσουμε πώς κάθε παράγοντας μεταγραφής κατάφερνε να αποσπάσει ένα μεμονωμένο γονίδιο από τη δέσμη αυτή για να το ενεργοποιήσει.
Αρχικά, ο Dr. Axel και εγώ υποθέσαμε ότι μια μεμονωμένη, εξειδικευμένη δομή καθοδηγούσε τη διαδικασία αυτή, αλλά τότε δεν είχαμε τη δυνατότητα να το γνωρίζουμε αυτό με βεβαιότητα. Μερικά χρόνια αργότερα όμως, όταν ήμουν κύριος ερευνητής στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Σαν Φρανσίσκο, εγώ και οι συνεργάτες μου βρήκαμε στοιχεία που να υποστηρίζουν αυτή την ιδέα.
Σε μια έρευνα που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Cell το 2014, εντοπίσαμε αυτή την πολύπλοκη, τρισδιάστατη δομή. Η δομή αυτή με κάποιο τρόπο επιτρέπει σε ένα μεμονωμένο γονίδιο να βγει από τη σφιχτή δέσμη και να ενεργοποιηθεί. Τώρα προσπαθούμε να καταλάβουμε πώς ακριβώς συμβαίνει αυτό.
Ποιές είναι οι μακροπρόθεσμες επιπτώσεις αυτής της έρευνας;
Οι μελέτες μας πάνω στις ρυθμίσεις των γονιδίων της όσφρησης θα μπορούσαν να έχουν πολύ σημαντικές επιπτώσεις και για άλλα μέρη του νευρικού συστήματος. Υπάρχουν πολλές οικογένειες γονιδίων που εμπλέκονται στο νευρικό σύστημα και παραμένουν σε μεγάλο βαθμό μη χαρακτηρισμένες. Αν μπορούμε να αποκαλύψουμε περισσότερα γύρω από την οργάνωση των γονιδίων σε διαφορετικά συστήματα-πως συσωματώνονται, πως ενεργοποιούνται-θα έχουμε μια πιο ξεκάθαρη ιδέα για τις βασικές αρχές του εγκεφάλου.
Είναι επίσης σημαντικό το γεγονός ότι το έργο μας ρίχνει φως σε ότι συμβαίνει όταν αυτή η οργανωτική δομή πάει στραβά, όπως για παράδειγμα οι διάφορες διαταραχές όπου οι νευρώνες δεν αναπτύσσονται σωστά. Επιπλέον, μερικές από τις ρυθμιστικές αρχές που αποκαλύπτουμε μπορούν να βοηθήσουν περιπτώσεις που επιφανειακά μοιάζουν τελείως άσχετες με την έρευνά μας, όπως για παράδειγμα η νόσος Αλτσχάιμερ.
Τί έχετε ανακαλύψει που να σχετίζεται με το Αλτσχάιμερ μέχρι στιγμής;
Εδώ και πολύ καιρό υπάρχουν ανεπίσημα στοιχεία που αποδεικνύουν ότι η μειωμένη ικανότητα όσφρησης είναι μια πρώιμη ένδειξη της νόσου του Αλτσχάιμερ. Η σύνδεση αυτή αγνοείτο σε μεγάλο βαθμό, αλλά κάποιες πρόσφατες έρευνες που έγιναν από τον Dr. Devangere Devanand και τους συνάδελφους στο Ιατρικό Κέντρο του Πανεπιστημίου του Κολούμπια μας παρέχουν ισχυρούς συσχετισμούς στους ανθρώπους μεταξύ των ελλείψεων στην όσφρηση και στο Αλτσχάιμερ.
Κατά περίεργο τρόπο το έργο μας υπαινίσσεται ότι οι οσφρητικοί νευρώνες έχουν κάποια μοναδικά χαρακτηριστικά που μπορούν να υποστηρίξουν τη σύνδεση αυτή. Σχεδόν κάθε είδος κυττάρου, συμπεριλαμβανομένου και της συντριπτικής πλειοψηφίας των νευρώνων, περιέχουν πρωτεΐνες που λειτουργούν ως ένα σύστημα ποιοτικού ελέγχου, ένα είδος “συνεργείου καθαρισμού”, που εντοπίζει κατεστραμμένες ή ανακριβώς πτυχωμένες πρωτεΐνες και τις απομακρύνει. Αυτό είναι ενδιαφέρον, καθώς οι οσφρητικοί νευρώνες δεν έχουν κανένα σύστημα ποιοτικού ελέγχου, οπότε οι ανακριβώς πτυχωμένες πρωτεΐνες τείνουν να συσσωρεύονται εκεί σε μεγαλύτερο βαθμό από οποιοδήποτε άλλο τύπο νευρώνων.
Η νόσος Αλτσχάιμερ, σε τελική ανάλυση, προκαλείται από μια ανώμαλη συσσώρευση πρωτεϊνών στους νευρώνες, που οδηγεί με τη σειρά της στην αποδόμηση και το θάνατο αυτών των κυττάρων. Η τρέχουσα υπόθεσή μας είναι πως επειδή οι οσφρητικοί νευρώνες στερούνται αυτό το κυτταρικό “συνεργείο καθαρισμού”, είναι κομμάτι του νευρικού συστήματος που επηρεάζεται πρώτο από το Αλτσχάιμερ, και εν δυνάμει εξηγεί γιατί η ανοσμία (η απώλεια της όσφρησης) μπορεί να είναι ένας προγνωστικός παράγοντας της νόσου αυτής.
Πώς θα επηρεαστούν τα ερευνητικά σας προγράμματα τώρα που γίνατε μέλος των Σχολικών Υποτροφιών του HHMI;
Μια από τις βασικές αρχές του ΗΗΜΙ είναι η στήριξη ανθρώπων, όχι προγραμμάτων. Η υποστήριξή τους θα μου δώσει την ελευθερία να ακολουθήσω ιδέες, να ακολουθήσω την επιστήμη, όπου και αν με οδηγήσει. Έχουμε πολλές ιδέες στο εργαστήριό μας που δεν μπορούμε ακόμα να εξερευνήσουμε γιατί δεν έχουμε χρηματοδότηση. Με τη στήριξη του HHMI, θα μπορέσουμε να πάρουμε ρίσκα και να δοκιμάσουμε αντισυμβατικές ιδέες που μπορεί να μας δώσουν εντυπωσιακά αποτελέσματα.
