NeuroCon
Quantitative Konvergenz der neurochemischen und funktionellen Reaktionsnetzwerke psychiatrischer Medikamente
Vorhabenziele
Psychiatrische Erkrankungen wie Depressionen, Schizophrenie, Sucht und andere haben den größten Anteil an der globalen Krankheitslast. Diese Erkrankungen sind schwer zu behandeln und trotz der Tatsache, dass mehr als 100 psychiatrische Medikamente in der klinischen Anwendung sind, ist der Behandlungserfolg bescheiden. Für die optimale Entwicklung von Arzneimitteln ist es entscheidend, die Wirkweise von Medikamenten auf die Gehirnnetzwerkaktivität und die Neurochemie zu verstehen. Präklinische funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRI) ist ein aufstrebender Ansatz um die Gehirnnetzwerkfunktion in Bezug auf pharmakologische Manipulationen und Krankheitsmodelle mit hohem Translationswert zu studieren. Die neuronale Grundlage von Neuroimagingsignalen ist wahrscheinlich die neuronaler Aktivität, aber die Bedeutung der zugrunde liegenden Neurochemie, hier durch die Wechselwirkung der synaptischen Hemmung, Erregung und neurochemischen Reaktionen der Zielneuronen definiert, wird nicht gut verstanden. Während sowohl funktionale als auch neurochemische Untersuchungen von Arzneimittelwirkungen auf das Vorhandensein stoffspezifischer Aktivitätsmuster hindeuten, bleibt es unklar, wie die funktionellen Beobachtungen die zugrunde liegenden neurochemischen Prozesse spiegeln.
Das Ziel dieses Projektes ist es, ein neuartiges in silico Rahmenkonzept zu entwickeln, mit dem die Zusammenhänge zwischen im MRI beobachtbaren funktionellen Aktivitätsmustern und neurochemischen Veränderungen im Rattengehirn unter Medikamenteneinfluss erforscht werden sollen. Hierfür werden bereits für eine Vielzahl von psychiatrischen Medikamenten vorhandene Datenbanken genutzt.
Dieser Ansatz wird
- 1. die verschiedenen Systemebenen und multi-dimensionalen Netzwerkaktivitätsmuster in ein gemeinsames Rahmenkonzept integrieren,
- 2. die globale und lokale Netzwerkaktivität mit ihren zugrunde liegenden neurochemischen Veränderungen und Änderungen in der Nervenverschaltung verknüpfen,
- 3. die Voraussetzung schaffen für genauere Vorhersagen der Wirkung neuer potenzieller Wirkstoffe,
- 4. den am geeignetsten funktionellen Biomarker für den Nachweis der Wirksamkeit einer Behandlungsoption aufzeigen und nicht zuletzt
- 5. für ein besseres Verständnis präklinischer funktioneller Neuroimagingdaten sorgen, welche dann auf Humanstudien übertragen werden können.
Publikationen
Connah, L., and G. Angelovski (2020). "Solid phase synthesis in the development of magnetic resonance imaging probes." Org Chem Front. NeuroCon doi.org/10.1039/D0QO00921K.
Egenrieder, L., E. Mitricheva, R. Spanagel, and H. R. Noori (2020). "No basal or drug-induced sex differences in striatal dopaminergic levels: a cluster and meta-analysis of rat microdialysis studies." J Neurochem. SysMedSUDs & NeuroCon doi.org/10.1111/jnc.14911.
Ekhtiari, H., M. Zare-Bidoky, A. Sangchooli, A. C. Janes, M. J. Kaufman, J. A. Oliver, J. J. Prisciandaro, T. Wustenberg, R. F. Anton, P. Bach, A. Baldacchino, A. Beck, J. M. Bjork, J. Brewer, A. R. Childress, E. D. Claus, K. E. Courtney, M. Ebrahimi, F. M. Filbey, D. G. Ghahremani, P. G. Azbari, R. Z. Goldstein, A. E. Goudriaan, E. N. Grodin, J. P. Hamilton, C. A. Hanlon, P. Hassani-Abharian, A. Heinz, J. E. Joseph, F. Kiefer, A. K. Zonoozi, H. Kober, R. Kuplicki, Q. Li, E. D. London, J. McClernon, H. R. Noori, M. M. Owens, M. P. Paulus, I. Perini, M. Potenza, S. Potvin, L. Ray, J. P. Schacht, D. Seo, R. Sinha, M. N. Smolka, R. Spanagel, V. R. Steele, E. A. Stein, S. Steins-Loeber, S. F. Tapert, A. Verdejo-Garcia, S. Vollstadt-Klein, R. R. Wetherill, S. J. Wilson, K. Witkiewitz, K. Yuan, X. Zhang, and A. Zilverstand (2022). "A methodological checklist for fMRI drug cue reactivity studies: development and expert consensus." Nat Protoc. NeuroCon www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/35121856.
Foo, J. C., H. R. Noori, I. Yamaguchi, V. Vengeliene, A. Cosa-Linan, T. Nakamura, K. Morita, R. Spanagel, and Y. Yamamoto (2017). "Dynamical state transitions into addictive behaviour and their early-warning signals." Proceedings. Biological Sciences 284(1860). NeuroCon, SysMedAlcoholism doi.org/10.1098/rspb.2017.0882.
Fritze, S., R. Spanagel, and H. R. Noori (2017). "Adaptive dynamics of the 5-HT systems following chronic administration of selective serotonin reuptake inhibitors: a meta-analysis." Journal of Neurochemistry 142(5): 747-755. SysMedAlcoholism, NeuroCon doi.org/10.1111/jnc.14114.
--- (2017). "Adaptive dynamics of the 5-HT systems following chronic administration of selective serotonin reuptake inhibitors: a meta-analysis." Journal of Neurochemistry 142(5): 747-755. SysMedAlcoholism, NeuroCon doi.org/10.1111/jnc.14114.
Gambino, G., T. Gambino, and G. Angelovski (2020). "Combination of bioresponsive chelates and perfluorinated lipid nanoparticles enables in vivo MRI probe quantification." Chem Commun 56(66): 9433–9436. NeuroCon doi.org/10.1039/d0cc04416d.
Gambino, G., T. Gambino, R. Pohmann, and G. Angelovski (2020). "Ratiometric 19F MR-based Method for Quantification of Ca2+ Using Responsive Paramagnetic Probes." Chem Commun. NeuroCon doi.org/10.1039/C9CC09977H.
Gass, N., R. Becker, J. Reinwald, A. Cosa-Linan, M. Sack, W. Weber-Fahr, B. Vollmayr, and A. Sartorius (2019). "Differences between ketamine's short-term and long-term effects on brain circuitry in depression." Transl Psychiatry 9(1): 172. SysMedAlcoholism, NeuroCon doi.org/10.1038/s41398-019-0506-6.
Hasanpour, M., E. Mitricheva, N. Logothetis, and H. R. Noori (2021). "Intensive longitudinal characterization of multidimensional biobehavioral dynamics in laboratory rats." Cell Reports 35(2): 108987. NeuroCon & SysMedSUDs doi.org/10.1016/j.celrep.2021.108987.
Mervin, L. H., E. Mitricheva, N. K. Logothetis, A. Bifone, A. Bender, and H. R. Noori (2020). "Neurochemical underpinning of hemodynamic response to neuropsychiatric drugs: A meta- and cluster analysis of preclinical studies." JOURNAL OF CEREBRAL BLOOD FLOW AND METABOLISM(0271678X20916003). NeuroCon doi.org/10.1177/0271678X20916003.
Mitricheva, E., R. Kimura, N. K. Logothetis, and H. R. Noori (2019). "Neural substrates of sexual arousal are not sex dependent." Proc Natl Acad Sci U S A 116(31): 15671-15676. NeuroCon doi.org/10.1073/pnas.1904975116.
Noori, H. R., A. Cosa Linan, and R. Spanagel (2016). "Largely overlapping neuronal substrates of reactivity to drug, gambling, food and sexual cues: A comprehensive meta-analysis." European Neuropsychopharmacology: The Journal of the European College of Neuropsychopharmacology 26(9): 1419-1430. NeuroCon, SysMedAlcoholism doi.org/10.1016/j.euroneuro.2016.06.013.
Noori, H. R., L. H. Mervin, V. Bokharaie, Ö. Durmus, L. Egenrieder, S. Fritze, B. Gruhlke, G. Reinhardt, H.-H. Schabel, S. Staudenmaier, N. K. Logothetis, A. Bender, and R. Spanagel (2018). "Systemic neurotransmitter responses to clinically approved and experimental neuropsychiatric drugs." Nature Communications 9(1): 4699. SysMedAlcoholism, NeuroCon doi.org/10.1038/s41467-018-07239-1.
Noori, H. R., C. Mücksch, and H. M. Urbassek (2019). "Ethanol-induced conformational fluctuations of NMDA receptors." Molecular Physics 117(2): 200-206. NeuroCon, SysMedAlcoholism doi.org/10.1080/00268976.2018.1504135.
Noori, H. R., C. Mücksch, V. Vengeliene, K. Schönig, T. T. Takahashi, N. Mukhtasimova, M. Bagher Oskouei, M. Mosqueira, D. Bartsch, R. Fink, H. M. Urbassek, R. Spanagel, and S. M. Sine (2018). "Alcohol reduces muscle fatigue through atomistic interactions with nicotinic receptors." Communications Biology 1: 159. SysMedAlcoholism & NeuroCon doi.org/10.1038/s42003-018-0157-9.
Noori, H. R., J. Schöttler, M. Ercsey-Ravasz, A. Cosa-Linan, M. Varga, Z. Toroczkai, and R. Spanagel (2017). "A multiscale cerebral neurochemical connectome of the rat brain." PLoS biology 15(7): e2002612. SysMedAlcoholism
NeuroCon doi.org/10.1371/journal.pbio.2002612.
Oberhofer, J., and H. R. Noori (2019). "Quantitative evaluation of cue-induced reinstatement model for evidence-based experimental optimization." Addiction Biology 24(2): 218-227. NeuroCon, SysMedAlcoholism doi.org/10.1111/adb.12588.
Savic, T., G. Gambino, V. S. Bokharaie, H. R. Noori, N. K. Logothetis, and G. Angelovski (2019). "Early detection and monitoring of cerebral ischemia using calcium-responsive MRI probes." Proc Natl Acad Sci U S A. NeuroCon doi.org/10.1073/pnas.1908503116.
Shi, D., A. Levina, and H. R. Noori (2019). "Refined parcellation of the nervous system by algorithmic detection of hidden features within communities." Phys. Rev. E 100(1): 012301. SysMedAlcoholism & NeuroCon doi.org/10.1103/PhysRevE.100.012301.
Vengeliene, V., A. Bespalov, M. Roßmanith, S. Horschitz, S. Berger, A. L. Relo, H. R. Noori, P. Schneider, T. Enkel, D. Bartsch, M. Schneider, B. Behl, A. C. Hansson, P. Schloss, and R. Spanagel (2017). "Towards trans-diagnostic mechanisms in psychiatry: neurobehavioral profile of rats with a loss-of-function point mutation in the dopamine transporter gene." Disease Models & Mechanisms 10(4): 451-461. SysMedAlcoholism
NeuroCon doi.org/10.1242/dmm.027623.
Wang, G., and G. Angelovski (2021). "Highly Potent MRI Contrast Agent Displaying Outstanding Sensitivity to Zinc Ions." Angewandte Chemie-International Edition 60(11): 5734-5738. NeuroCon doi.org/10.1002/anie.202014431.