Hoogleraar
Laboratorium voor Genetica
Vi en John Adler leerstoel voor onderzoek naar leeftijdsgerelateerde neurodegeneratieve ziekten
Variaties in de genen die we van onze ouders erven, zorgen ervoor dat de hersenen van elke persoon uniek zijn bedraad, wat leidt tot verschillen in hoe we denken, leren en ons gedragen, evenals onze vatbaarheid voor sommige psychische aandoeningen. Begrijpen hoe genen en omgeving samenkomen om deze processen te sturen, is cruciaal voor het ontwikkelen van betere manieren om hersenziekten, zoals de ziekte van Alzheimer, depressie of schizofrenie, te voorkomen en te behandelen. Maar het bestuderen van het menselijk zenuwstelsel op moleculair niveau is een uitdaging vanwege de complexiteit van de hersenen en de moeilijkheid om levende menselijke neuronen te verkrijgen.
Rusty Gage concentreert zich op de plasticiteit, het aanpassingsvermogen en de diversiteit die in de hersenen worden waargenomen. Hij toonde aan dat, in tegenstelling tot het lang bestaande dogma, de aanmaak van nieuwe neuronen (neurogenese) wel degelijk plaatsvindt in het volwassen menselijke brein en dat verrijking van de omgeving en lichaamsbeweging deze groei kunnen bevorderen. Zijn laboratorium toonde aan dat neurale stamcellen voorkomen in de volwassen hippocampus en neuronen kunnen doen ontstaan die fysiologisch actief zijn.
Bovendien ontdekte Gage dat beweegbare DNA-sequenties, genaamd mobiele elementen, actief zijn tijdens neurogenese en leiden tot genomisch mosaïcisme (samengesteld uit genetisch verschillende celtypen); deze genetische variëteit kan bijdragen aan de diverse functies van de hersenen.
Onlangs ontving een team van onderzoekers van het Salk Institute, geleid door Gage, 19.2 miljoen dollar van het American Heart Association-Allen Initiative om de interacties tussen eiwitten, genen, epigenetica, ontsteking en metabolisme te analyseren die ten grondslag liggen aan het verouderende brein bij gezondheid en ziekte. Het doel van het project is om de mechanismen van cognitieve achteruitgang en de ziekte van Alzheimer te onderzoeken om nieuwe therapieën en behandelingen te identificeren.
Gage's laboratorium modelleert momenteel ziekten in het laboratorium met behulp van menselijke stamcellen. Door menselijke huidcellen en andere cellen van patiënten met neurologische en psychiatrische ziekten te herprogrammeren tot geïnduceerde pluripotente stamcellen en geïnduceerde neuronen, ontcijfert zijn werk de progressie en mechanismen die leiden tot aandoeningen zoals depressie en autisme.
Gage en zijn collega's ontdekten dat het menselijk brein gedurende het hele leven nieuwe neuronen kan genereren. Hij ontdekte ook dat oefening en cognitieve verrijking het vermogen van de hersenen kunnen vergroten om meer neuronen te genereren.
Met behulp van nieuwe stamceltechnologieën heeft zijn team aangetoond dat neuronen die worden gegenereerd uit de huidcellen van mensen met schizofrenie disfunctioneel zijn in vroege ontwikkelingsstadia, wat een hint geeft over manieren om de ziekte vroegtijdig op te sporen en mogelijk te behandelen.
Door de genomen van enkele cellen te sequentiëren, toonden Gage en medewerkers aan dat de genomische structuren van individuele neuronen zelfs meer van elkaar verschillen dan verwacht. Dit kan helpen bij het verklaren van verschillen tussen nauw verwante individuen.
BS, Universiteit van Florida
MS, Johns Hopkins-universiteit
PhD, Johns Hopkins-universiteit
