Ishmail Abdus-Saboor ist seit seiner Kindheit in Philadelphia von der Vielfalt der Natur fasziniert. Die Spaziergänge in der Natur, die er unter der Anleitung seines Lehrers der dritten Klasse, Mr. Moore, unternahm, faszinierten ihn. „Wir konnten mit Wildtieren interagieren und uns mit ihnen auseinandersetzen und Tiere in ihrer natürlichen Umgebung sehen“, erinnert er sich. Abdus-Saboor brachte auch eine Vielzahl von Kreaturen – Katzen, Hunde, Eidechsen, Schlangen und Schildkröten – in sein dreistöckiges Haus und sparte sein Taschengeld, um eine Zeitschrift zu kaufen, die ihm etwas über Schildkröten beibrachte. Als Erwachsene ihn fragten, was er als Erwachsener einmal werden wollte, „sagte ich, dass ich Wissenschaftler werden wollte“, sagte er. „Ich habe immer die Augenbrauen hochgezogen.“

Abdus-Saboor ist von diesem Ziel nicht abgewichen. Heute ist er ein außerordentlicher Professor für Biowissenschaften am Mortimer B. Zuckerman Mind Brain Behavior Institute der Columbia University, wo er studiert wie das Gehirn bestimmt ob eine Berührung der Haut schmerzhaft oder angenehm ist. „Obwohl diese Frage für die menschliche Erfahrung von grundlegender Bedeutung ist, bleibt es rätselhaft, sie mit zufriedenstellenden molekularen Details zu erklären“, sagte er. Da die Haut unser größtes Sinnesorgan und eine wichtige Verbindung zu unserer Umwelt ist, kann sie Hinweise zur Behandlung von Erkrankungen von chronischen Schmerzen bis hin zu Depressionen enthalten.

Um diese Hinweise zu finden, untersucht Abdus-Saboor das Nervensystem an jeder Verbindungsstelle entlang der Haut-Gehirn-Achse. Er konzentriert sich nicht nur auf die Haut oder konzentriert sich nur auf das Gehirn, wie es viele andere tun. „Wir verschmelzen diese beiden Welten“, sagte er. Dieser Ansatz, fügte er hinzu, erfordere die Beherrschung zweier Techniken, die Lektüre zweier Fachliteratur und die Teilnahme an zwei wissenschaftlichen Tagungen. „Es gibt uns einen einzigartigen Vorsprung“, sagte er. Es hat zu einem geführt wegweisendes Papier veröffentlicht letztes Jahr in Zelle das den gesamten neuronalen Schaltkreis für angenehme Berührungen ausgelegt hat.

Abdus-Saboor hat auch Pionierarbeit geleistet neues quantitatives Schmerzmaß an Mäusen, ein Tool, das er und sein Team angepasst haben, um Beweise für die generationsübergreifende Vererbung von Opioidabhängigkeit zu sammeln. Seine Ergebnisse bei Nagetieren deuten darauf hin, dass übermäßiger elterlicher Opioidkonsum die Genexpression auf eine Weise verändern kann, die Kinder dem gleichen Risiko aussetzt.

Abdus-Saboor erhielt zahlreiche Auszeichnungen für seine Leistungen und wurde in die Eröffnungsklasse des Howard Hughes Medical Institute berufen Freeman-Hrabowski-Gelehrte letzten Mai. Der Preis stellt über ein Jahrzehnt hinweg bis zu 8.6 Millionen US-Dollar für aufstrebende Nachwuchsforscher bereit, deren Labore Vielfalt und Inklusion fördern.

Wie viel sprach mit Abdus-Saboor über seine Vorliebe für einen Neuanfang in der Wissenschaft, seinen Zebrafisch-Heureka-Moment und seine Hoffnungen auf eine neu importierte Nacktmull-Rattenkolonie. Die Interviews wurden aus Gründen der Übersichtlichkeit gekürzt und bearbeitet.

Haben Ihre Eltern als Kind Ihr Interesse an Naturwissenschaften gefördert?

Das haben sie auf jeden Fall getan. Ich fing an, Tiere als Geburtstagsgeschenke zu bekommen, weil sie sahen, wie fasziniert ich von ihnen war. Schneller Vorlauf zur High School. In der neunten Klasse erlaubten mir meine Eltern, den dritten Stock unseres Hauses für das einjährige Wissenschaftsmesse-Projekt zu übernehmen, das ich für Biologie mit Auszeichnung durchführte. Ich hatte überall Hunderte von Krebsen. Meine Eltern sind keine Wissenschaftler, aber sie haben meine Eskapaden und Abenteuer im wissenschaftlichen Bereich sehr unterstützt.

Was machen deine Eltern?

Meine Mutter ist Finanzchefin einer Wirtschaftsprüfungsgesellschaft. Mein Vater war Aktuar, bevor er in den Ruhestand ging. Vielleicht habe ich also eine mathematische Veranlagung geerbt. Um den Schmerz eines Tieres abzuschätzen, erstellen wir statistische Modelle, um seine Verhaltensmerkmale in einer einzigen, leicht lesbaren Skala zusammenzufassen. Mein Vater ist zu einigen meiner Vorträge gekommen, und obwohl ihn die Biologie oft überfordert, ist er vom mathematischen Teil meiner Arbeit sehr begeistert.

Wie hat das College Ihre Karriere geprägt?

Ich besuchte ein historisch schwarzes College, North Carolina A&T. Ich stamme aus einer Familie, die solche Universitäten besucht hat. Meine Eltern besuchten die Howard University. Meine Tante auch. Ein Onkel besuchte die Virginia State, mein Großvater die Lincoln University. Ich weiß nicht, ob ich eine andere Wahl hatte, als eine dieser Universitäten zu besuchen.

Dennoch denke ich, dass es eine kluge Entscheidung war. Es hat mein Selbstvertrauen gestärkt, zu sehen, dass es Menschen, die so aussahen wie ich, wirklich gut geht. Und die Kultur der Hochschule ist fördernd und nicht wettbewerbsorientiert. Die Fakultätsmitglieder kümmern sich um Sie. Die Schüler arbeiten zusammen und wollen, dass der andere erfolgreich ist.

Haben Sie im College geforscht?

Ja. Ich wusste, dass Forschungserfahrung wichtig ist, also ging ich in meinem ersten Monat auf dem Campus von Tür zu Tür und fragte die Fakultät nach Forschungsmöglichkeiten. Ich wurde eingestellt, um auf einer Schweinefarm zu arbeiten. Es ist lustig, weil ich kein Schweinefleisch esse, aber ich habe untersucht, ob eine Umstellung der Ernährung der Schweine den Geschmack ihres Fleisches verändert.

Damals liebäugelte ich mit dem Gedanken, Tierarzt zu werden. In meinem zweiten Studienjahr arbeitete ich in Tierkliniken und kastrierte, kastrierte und säuberte Tiere. Da wurde mir klar, dass die Begeisterung, die ich als Kind für die Wissenschaft verspürte, nicht mehr da war. Ich war nicht in diese Arbeit verliebt.

Aber zwischen dem Junior- und dem Senior-Jahr arbeitete ich in einem Labor für Molekularbiologie an der University of Pennsylvania, und plötzlich ging mir eine Glühbirne durch den Kopf. Ich dachte: „Wow, die Leute werden dafür bezahlt, über große Ideen nachzudenken und zu versuchen, Lösungen für Probleme zu finden, die für die menschliche Gesundheit wichtig sind.“ Ich erinnere mich, wie ich meinen Eltern sagte: „Das ist es. Ich möchte einen Ph.D. machen. in der Molekularbiologie.“

Was hat Sie dazu gebracht, Freude und Schmerz zu studieren?

Es war eine etwas kurvenreiche Straße. Ich habe meinen Ph.D. an der University of Pennsylvania untersucht einen molekularen Signalweg bei Spulwürmern, der an der Zellentwicklung beteiligt ist. Die Gene für die Proteine ​​in diesem Signalweg sind bei mindestens 30 % der Krebserkrankungen beim Menschen mutiert. Meine Arbeit hat gezeigt, wie diese Wege den Grundtyp und die Form einer Zelle steuern. Ich war der Erste in diesem Labor, der diesen Weg untersuchte, also musste ich viele Werkzeuge von Grund auf neu entwickeln. Das war ein Thema meiner gesamten Karriere: Ich mag es, neue Wege einzuschlagen.

Und der nächste Kurs, den Sie eingeschlagen haben, führte Sie in die Neurowissenschaften. Warum?

Die Neurowissenschaft schien sich in ihrem goldenen Zeitalter zu befinden. Menschen aus verschiedenen Disziplinen kamen zusammen, um das Gehirn zu erforschen, doch es schien, als gäbe es immer noch mehr Fragen als Antworten, sodass ich Raum hatte, etwas zu bewirken. Ich bin zum Teil wegen ihrer logischen Einfachheit in die sensorische Neurowissenschaft eingestiegen: Rezeptoren in der Haut werden aktiviert, und nach einer Reihe von Relais erhält man dann irgendwie eine Wahrnehmung im Gehirn. Von den Sinnessystemen ist die Berührung am wenigsten erforscht. Einige der großen Fragen sind noch offen.

Wie haben Sie Ihren Mangel an Wissen ausgeglichen?

Zuerst war ich unsicher wegen meiner fehlenden formalen Ausbildung. Als Postdoktorand hatte ich noch nie einen Kurs über Neurowissenschaften belegt. Bei Meetings und Gesprächen mit Neurowissenschaftlern stellte ich oft fest, dass ich nicht mithalten konnte. Ich kannte die Fachsprache nicht. Aber ich hatte mich regelmäßig mit getroffen Michael Nusbaum, der Direktor der biomedizinischen Forschung an der Penn, nachdem er ihn gebeten hatte, mich zu betreuen. Eines Tages schlug er in seinem Büro vor, mir Nachhilfe in Neurowissenschaften zu geben. Über ein Jahr lang diskutierten wir zwei Stunden pro Woche über neurowissenschaftliche Arbeiten, angefangen in den 1970er und 1980er Jahren. Auf diese Weise habe ich Neurowissenschaften gelernt. Es ermutigte mich zu sagen: „Okay, ich bin Neurowissenschaftler.“

Ich bin Afroamerikaner. Mikey Nusbaum ist ein weißer jüdischer Mann aus New York City. Manchmal haben die Menschen im Leben, die Sie am meisten unterstützen, keinen direkten Bezug zu Ihnen und Ihrer Kultur.

Wie sind Sie auf Ihre Schmerzskala gekommen?

Für meine Arbeit unter Schmerzen bin ich einen Schritt zurückgetreten. Wenn wir Mäuse verwenden wollten, um Schmerzen zu untersuchen und möglicherweise neue Schmerzmittel zu entwickeln, mussten wir zunächst die Frage beantworten: Woher wissen wir, dass das Tier Schmerzen hat? Traditionell untersuchen Forscher, wie oft ein Tier bei einem Reiz seine Pfote zurückzieht, doch Tiere bewegen ihre Pfoten aus den unterschiedlichsten Gründen. Und weil es keine Standardisierung gab, entschieden verschiedene Labore je nach Experiment, dass derselbe Reiz harmlos, schmerzhaft oder sehr schmerzhaft war. Also sagte ich: „Wir müssen ein völlig neues System entwickeln.“

Wie sind Sie auf die Idee dazu gekommen?

Ich habe die Idee von Michael Granato, ein Neurowissenschaftler aus Penn, dessen Labor in der Nähe unseres lag. Er untersuchte die akustische Schreckreaktion bei Larven von Zebrafischen. Ich ging zu einer Laborbesprechung, bei der Roshan Jain, damals Postdoktorand im Granato-Labor und jetzt Dozent am Haverford College, sprach über den Einsatz von Hochgeschwindigkeits-Videografie zur Erfassung von Reaktionsbewegungen, die zu schnell sind, um sie mit bloßem Auge zu erkennen. Mir wurde klar, dass wir den gleichen Ansatz verwenden könnten, um die Bewegungen eines Tieres als Reaktion auf einen Hautreiz aufzuzeichnen und diese Bewegungen zu nutzen, um den Schmerz des Tieres abzuschätzen. Das eröffnete eine ganz neue Welt.

Wenn ich nicht zu diesem Treffen mit dem Zebrafisch-Wissenschaftler gegangen wäre, wäre ich nie auf diese Idee gekommen. Ich gehe immer noch zu Vorträgen und höre Leuten zu, die über Würmer, Fliegen, Fische, Hefen, Bakterien – was auch immer – reden, denn vielleicht lerne ich etwas, das ich in unsere Arbeit integrieren kann. Die Schande der modernen Wissenschaft besteht darin, dass sich jeder zu sehr auf sein System, seinen Ansatz, seinen Organismus, seine Disziplin konzentriert. Es kann Innovationen ersticken, wenn die Menschen nicht umfassend geschult sind und ihre Komfortzone nicht verlassen.

Wie haben Sie die Bewegungen einer Maus mit ihrer Erfahrung verknüpft, um eine Skala zur Schmerzmessung zu erstellen?

Zunächst haben wir überprüft, dass ein als harmlos erachteter Reiz, wie die Berührung eines weichen Make-up-Pinsels, Berührungsneuronen in der Haut des Tieres aktivierte und dass eine Nadel, die in die Haut sticht, Schmerzneuronen aktivierte. Dann zeichneten wir die Reaktionsbewegungen des Tieres auf jeden Reiz auf. Bei Schmerzen verzog das Tier das Gesicht, zog schnell seine Pfote zurück und schüttelte sie kräftig. Wir haben jeder Bewegungsart, der Rückzugsgeschwindigkeit und der Anzahl der Pfotenbewegungen einen numerischen Wert zugewiesen. Anschließend gaben wir jeder Zahl ein numerisches Gewicht, einen Eigenwert, basierend darauf, wie wichtig das Merkmal für das Schmerzniveau war, und kombinierten dann die gewichteten Werte zu einem einzigen quantitativen Maß für den Schmerz.

Wie sehen Sie den Einsatz dieses neuen Tools?

Es gibt zwei Dinge, über die wir uns sehr freuen. Eine davon untersucht die genetische Variabilität als Auslöser von Schmerzen. Die weltweite menschliche Bevölkerung weist sehr unterschiedliche Schmerzempfindlichkeiten auf. Einiges davon ist soziokulturell, aber einiges liegt in der DNA. Beispielsweise haben Menschen, die keinerlei Schmerzen verspüren, genetische Mutationen, die diesem Merkmal zugrunde liegen. In meinem Labor haben wir unsere Schmerzskala verwendet, um die Schmerzempfindlichkeit von etwa 20 verschiedenen Mausstämmen zu messen. Wir haben Mäuse identifiziert, die kaum auf Schmerzen reagieren, und andere, die überempfindlich sind. Wir verwenden genetische Kartierungsansätze, um neue Gene zu finden, die dieser Schmerzempfindlichkeit zugrunde liegen könnten.

Wir sind auch sehr gespannt darauf, wie das Gehirn den Übergang von akuten zu chronischen Schmerzen steuert. Mit unserer Schmerzskala messen wir das Schmerzniveau einer Maus und machen dann mithilfe der funktionellen Magnetresonanztomographie einen Schnappschuss der Gehirnaktivität der Maus. Wir fotografieren die Tiere jeden Tag, um Gehirnaktivitätsmuster zu finden, die dem Übergang von akutem zu chronischem Schmerz zugrunde liegen. Sobald wir sie gefunden haben, können wir versuchen, sie zu verändern, um den Verlauf chronischer Schmerzen zu verändern. Uns interessieren sowohl die emotionalen als auch die sensorischen Komponenten dieses Schmerzes.

Haben Sie auch Berührungen studiert, die nicht schmerzhaft sind?

Ja, in unserem letzten Zelle In diesem Artikel gingen wir von der Haut zum Gehirn, um zu erklären, warum manche Formen der Berührung lohnend sind.

Es ist erstaunlich, dass das noch nie zuvor gemacht wurde.

Die molekulare Untersuchung der Berührung steckt noch in den Kinderschuhen. Die molekularen Merkmale der verschiedenen Klassen von Berührungsneuronen wurden erst Ende der 2000er Jahre identifiziert. Seitdem liegt der Schwerpunkt vor allem auf der differenzierenden Berührung, der Art der Berührung, die verwendet wird, um einen Vierteldollar von einem Zehncentstück anhand der Textur zu unterscheiden. Soziale Streicheleinheiten sind bislang kaum erforscht.

Wie kam es zu diesem Projekt?

David AndersonDie Forschergruppe am California Institute of Technology hatte 2013 berichtet, dass bestimmte Zellen in der Haut auf sanfte Berührung reagierten. Aber sie hatten diese Zellen nicht an einem natürlichen Verhalten beteiligt oder eine Verbindung zum Gehirn hergestellt. Ich las die Zeitung und beschloss, zu versuchen, diese Lücken zu schließen. In meinem letzten Jahr als Postdoktorand habe ich Mäuse gentechnisch so verändert, dass sie über sanfte Berührungsneuronen verfügen, die auf blaues Licht reagieren. Mein Plan war, die Neuronen mit blauem Licht zu stimulieren und zu sehen, was die Mäuse taten.

Als ich 2018 mein eigenes Labor eröffnete, waren wir bereit, mit diesen Experimenten zu beginnen. Ich erinnere mich noch an den Tag, als die Studenten in mein Büro kamen, um mir zu zeigen, was sie gefunden hatten. Es war wie dieser Aha-Moment. Als wir Neuronen durch die Haut auf dem Rücken der Mäuse aktivierten, verhielten sich die Tiere so, als würden sie dort gestreichelt. Das war der Startschuss für das ganze Projekt. Wir haben viel mehr Verhaltenstests durchgeführt und den Weg für soziale Berührungen von der Haut über das Rückenmark bis zu den Belohnungszentren im Gehirn verfolgt.

Hat die Entdeckung dieses Haut-Gehirn-Weges irgendwelche medizinischen Auswirkungen?

Ja, die Haut ist ein gutes therapeutisches Ziel. Es ist zugänglich und stellt eine direkte Verbindung zu dem Teil des Gehirns dar, der uns ein gutes Gefühl gibt. Was wäre, wenn wir diese Neuronen mit einer Hautcreme aktivieren könnten, um die psychische Gesundheit zu verbessern – beispielsweise um den durch soziale Isolation verursachten Schaden auszugleichen oder um Angstzustände oder Depressionen zu behandeln? Als ich im Dezember einen Vortrag darüber hielt, waren die Psychiater und Neuropharmakologen im Publikum sehr begeistert von dem therapeutischen Potenzial.

Sie haben eine Kolonie Nacktmulle. Was machst du mit ihnen?

Nacktmulle stammen aus Ostafrika. Sie leben unter der Erde und sind im Wesentlichen blind. Sie verlassen sich stark auf Berührungen und verwenden schnurrhaarartige Haare, um durch ihre Höhlen zu navigieren und miteinander zu interagieren. Berührungen nehmen einen Bereich ihres Gehirns ein, der dreimal größer ist als bei anderen Säugetieren. Wir glauben, dass Berührung für die Gestaltung ihrer gemeinschaftlichen Sozialstruktur wichtig ist.

Wir sind auch deshalb an ihnen interessiert, weil Maulwurfsratten bestimmte Formen von Schmerzen nicht empfinden. Beispielsweise zeigen sie keine Schmerzreaktion auf das Molekül Capsaicin, den Wirkstoff in Peperoni, der für die meisten Säugetiere recht schmerzhaft ist. Sie haben Rezeptoren in ihrer Haut, die auf Capsaicin reagieren, daher vermute ich, dass die Tiere Gehirnbahnen haben, die den Schmerz unterdrücken. Wenn wir diese Signale finden und nutzen können, könnten wir einen neuen Weg finden, Schmerzen zu blockieren.

Welche Hürden mussten Sie als junge Forscherin überwinden, ob wissenschaftliche, soziale oder kulturelle?

Insgesamt hatte ich das große Glück, Mentoren und Kollegen aller Rassen, Nationalitäten und Geschlechter zu haben, die an mich glaubten und mich unterstützten. Ich hatte mehr Glück als einige andere unterrepräsentierte Minderheiten, die in wirklich herausfordernden Umgebungen gearbeitet haben, und deshalb sind sie heute nicht hier.

Allerdings bin ich nicht ungeschoren davongekommen. Die Universitätspolizei hat mich angehalten und schikaniert, weil sie der Meinung war, dass ich nicht auf den Campus gehöre. Ich wurde in meinem eigenen Gebäude angehalten und die Behörden wurden zu mir gerufen. Die meisten anderen schwarzen Wissenschaftler, die ich kenne, haben sehr ähnliche Erfahrungen gemacht. Solche Dinge passieren nicht nur an der Universität, sondern auch in der Nachbarschaft, in der ich lebe, und wenn sie passieren, fühlen sie sich nicht gut an und können Ärger und Frustration hervorrufen. Aber ich hatte immer ein Netzwerk von Menschen, die mich unterstützten und mir dabei halfen, die relativ wenigen Male in meiner Karriere zu überstehen, in denen ich diese Art von offenem Rassismus erlebt habe.

Haben Sie Ratschläge für angehende schwarze Wissenschaftler?

Der Himmel ist die Grenze. Seien Sie nicht verbittert, wenn Sie sich umschauen und nicht viele Menschen sehen, die wie Sie aussehen, denn das ändert sich. Umgeben Sie sich mit guten Menschen. Manchmal sehen diese Leute wie Sie aus, aber wundern Sie sich nicht, wenn einige Ihrer größten Unterstützer das nicht tun. Seien Sie offen und stellen Sie die richtigen Kontakte her.

Und zerstöre nicht deine eigenen Träume. Wir brauchen Menschen mit unterschiedlichem Hintergrund und allen Gesellschaftsschichten, denn wir stehen vor herausfordernden Problemen. Ich möchte schwarzen Wissenschaftlern und allen anderen, die sich für diese Arbeit interessieren, Mut machen: Wenn Sie Liebe und Leidenschaft dafür haben, machen Sie es.