Ishmail Abdus-Saboor è stato affascinato dalla varietà del mondo naturale fin da quando era ragazzo, cresciuto a Filadelfia. Le passeggiate nella natura che ha fatto sotto la tutela del suo insegnante di terza elementare, il signor Moore, lo hanno affascinato. "Abbiamo avuto modo di interagire e interagire con la fauna selvatica e vedere gli animali nel loro ambiente nativo", ha ricordato. Abdus-Saboor portò anche un serraglio di creature - gatti, cani, lucertole, serpenti e tartarughe - nella sua casa a tre piani e risparmiò la sua indennità per acquistare una rivista che gli insegnava tutto sulle tartarughe. Quando gli adulti gli hanno chiesto cosa volesse fare da grande, "ho detto che volevo diventare uno scienziato", ha detto. "Ho sempre alzato le sopracciglia."

Abdus-Saboor non si è allontanato da questo obiettivo. Oggi è un professore associato di scienze biologiche al Mortimer B. Zuckerman Mind Brain Behavior Institute della Columbia University, dove studia come il cervello determina se un tocco sulla pelle è doloroso o piacevole. "Sebbene questa domanda sia fondamentale per l'esperienza umana, rimane sconcertante da spiegare con dettagli molecolari soddisfacenti", ha detto. Poiché la pelle è il nostro più grande organo sensoriale e un importante canale verso il nostro ambiente, potrebbe contenere indizi per il trattamento di condizioni dal dolore cronico alla depressione.

Per trovare questi indizi, Abdus-Saboor sonda il sistema nervoso in ogni giunzione lungo l’asse pelle-cervello. Non si concentra solo sulla pelle né si concentra solo sul cervello come fanno molti altri. “Uniamo questi due mondi”, ha detto. Questo approccio, ha aggiunto, richiede la padronanza di due serie di tecniche, la lettura di due serie di pubblicazioni e la partecipazione a due serie di incontri scientifici. "Ci dà un vantaggio unico", ha detto. Ha portato a carta di riferimento pubblicato lo scorso anno in Cella che ha predisposto l'intero circuito neurale per un tocco piacevole.

Abdus-Saboor è stato anche il pioniere di a nuova misura quantitativa del dolore nei topi, uno strumento che lui e il suo team hanno adattato per raccogliere prove dell’eredità transgenerazionale della dipendenza da oppioidi. I suoi risultati sui roditori suggeriscono che l’uso eccessivo di oppioidi da parte dei genitori può alterare l’espressione genetica in modi che mettono a rischio i bambini.

Destinatario di numerosi premi per i suoi successi, Abdus-Saboor è stato nominato nella classe inaugurale dell'Howard Hughes Medical Institute's Studiosi di Freeman Hrabowski lo scorso maggio. Il premio fornisce fino a 8.6 milioni di dollari in un decennio a ricercatori emergenti all’inizio della carriera i cui laboratori promuovono la diversità e l’inclusione.

Quanta ha parlato con Abdus-Saboor della sua propensione a ricominciare da capo nel campo della scienza, del suo momento eureka di pesce zebra e delle sue speranze per una colonia di topi talpa nudi appena importati. Le interviste sono state condensate e modificate per chiarezza.

Quando eri bambino, i tuoi genitori sostenevano il tuo interesse per la scienza?

Certamente lo hanno fatto. Avrei iniziato a ricevere animali come regali di compleanno perché vedevano quanto ero affascinato da loro. Avanti veloce al liceo. In prima media, i miei genitori mi permisero di occupare il terzo piano della nostra casa per il progetto annuale della fiera della scienza che stavo portando avanti per lode in biologia. Avevo centinaia di gamberi ovunque. I miei genitori non sono scienziati, ma mi hanno supportato molto nelle mie scappatelle e avventure nel regno scientifico.

Cosa fanno i tuoi genitori?

Mia madre è direttore finanziario di una società di contabilità. Mio padre era un attuario prima di andare in pensione. Quindi potrei aver ereditato un'inclinazione matematica. Per approssimare il dolore di un animale, eseguiamo modelli statistici per condensare le sue caratteristiche comportamentali in un'unica scala di facile lettura. Mio padre è venuto ad alcune delle mie conferenze e, sebbene la biologia sia spesso al di sopra delle sue capacità, è molto entusiasta della parte matematica del mio lavoro.

In che modo il college ha plasmato la tua carriera?

Ho frequentato un college storicamente nero, il North Carolina A&T. Vengo da una stirpe di persone che hanno frequentato questo tipo di università. I miei genitori hanno frequentato la Howard University. Anche mia zia. Uno zio ha frequentato la Virginia State, mio ​​nonno la Lincoln University. Non so se avevo altra scelta se non quella di frequentare una di queste università.

Penso comunque che sia stata una decisione saggia. Ha aumentato la mia autostima nel vedere persone che mi somigliavano davvero stare bene. E la cultura del college è educativa, non competitiva. I membri della facoltà si prendono cura di te. Gli studenti lavorano insieme e vogliono vedersi avere successo.

Hai fatto ricerche al college?

SÌ. Sapevo che l'esperienza di ricerca era importante, quindi per il mio primo mese al campus sono andato porta a porta chiedendo ai docenti opportunità di ricerca. Sono stato assunto per lavorare in un allevamento di maiali. È divertente perché non mangio carne di maiale, ma stavo studiando se un cambiamento nella dieta dei maiali alterasse il gusto della loro carne.

A quel tempo, stavo flirtando con l’idea di diventare un veterinario. Quindi, durante il mio secondo anno, ho lavorato negli ospedali veterinari, sterilizzando, castrando e pulendo gli animali. È stato allora che ho capito che l'emozione che provavo da bambino nei confronti della scienza non c'era. Non ero innamorato di quel lavoro.

Ma tra il primo e l'ultimo anno, ho lavorato in un laboratorio di biologia molecolare presso l'Università della Pennsylvania, e una lampadina si è accesa. Ho pensato: “Wow, le persone vengono pagate per pensare a grandi idee e cercare di trovare soluzioni a problemi importanti per la salute umana”. Ricordo di aver detto ai miei genitori: “Questo è tutto. Voglio ottenere un dottorato di ricerca. in biologia molecolare”.

Cosa ti ha portato a studiare il piacere e il dolore?

È stata una strada un po' tortuosa. Ho conseguito il dottorato di ricerca. presso l'Università della Pennsylvania studiando un percorso molecolare nei nematodi coinvolto nello sviluppo cellulare. I geni per le proteine ​​in questa via sono mutati in almeno il 30% dei tumori umani. Il mio lavoro ha dimostrato come questi percorsi controllino il tipo e la forma di base di una cellula. Sono stato il primo in quel laboratorio a studiare quel percorso, quindi ho dovuto costruire molti strumenti da zero. Questo è stato un tema durante tutta la mia carriera: mi piace tracciare nuove rotte.

E il corso successivo che hai tracciato ti ha portato alle neuroscienze. Perché?

La neuroscienza sembrava essere nella sua epoca d’oro. Persone provenienti da varie discipline si riunivano per studiare il cervello, ma sembrava che ci fossero ancora più domande che risposte, quindi avevo spazio per avere un impatto. Mi sono avvicinato alle neuroscienze sensoriali in parte per la sua semplicità logica: i recettori nella pelle si attivano e poi in qualche modo si ottiene la percezione nel cervello dopo una serie di ripetizioni. Tra i sistemi sensoriali, il tatto è il meno studiato. Alcune delle grandi domande sono ancora aperte.

Come hai compensato la tua mancanza di conoscenza?

All’inizio ero insicuro per la mia mancanza di formazione formale. Come postdoc non avevo mai seguito un corso di neuroscienze. Durante gli incontri e le conversazioni con i neuroscienziati, spesso scoprivo di non riuscire a tenere il passo. Non conoscevo il gergo. Ma mi incontravo regolarmente Michael Nusbaum, il direttore della ricerca biomedica della Penn, dopo avergli chiesto di farmi da mentore. Un giorno nel suo ufficio, mi suggerì di insegnarmi neuroscienze. Per due ore a settimana, per più di un anno, discutevamo di articoli di neuroscienza, a partire dagli anni '1970 e '1980. Ho imparato le neuroscienze in questo modo. Mi ha incoraggiato a dire: "OK, sono un neuroscienziato".

Sono afroamericano. Mikey Nusbaum è un ebreo bianco di New York City. A volte le persone nella vita che ti supportano di più potrebbero non avere alcun legame diretto con te e la tua cultura.

Come sei arrivato alla tua scala del dolore?

Per il mio lavoro nel dolore, ho fatto un passo indietro. Se avessimo intenzione di utilizzare i topi per studiare il dolore e potenzialmente sviluppare nuovi antidolorifici, avremmo dovuto prima rispondere alla domanda: come facciamo a sapere che l’animale sta provando dolore? Tradizionalmente, i ricercatori osservano la frequenza con cui un animale ritira la zampa da uno stimolo, ma gli animali muovono le zampe per i motivi più disparati. E poiché non esisteva alcuna standardizzazione, diversi laboratori decidevano che lo stesso stimolo era innocuo, doloroso o molto doloroso a seconda dell’esperimento. Quindi ho detto: “Dobbiamo sviluppare un sistema completamente nuovo”.

Come ti è venuta l'idea?

L'idea mi è venuta da Michele Granato, un neuroscienziato della Penn il cui laboratorio era vicino al nostro. Stava studiando la risposta acustica allo spavento nelle larve del pesce zebra. Sono andato a una riunione di laboratorio in cui Roshan Jain, allora postdoc presso il laboratorio Granato e ora docente all'Haverford College, ha parlato dell'uso della videografia ad alta velocità per catturare movimenti di risposta che sono troppo rapidi per essere apprezzati a occhio nudo. Mi sono reso conto che potevamo utilizzare lo stesso approccio per registrare i movimenti di un animale in risposta a uno stimolo cutaneo e utilizzare tali movimenti per approssimare il dolore dell'animale. Ciò ha aperto un mondo completamente nuovo.

Se non fossi andato a quell'incontro con lo scienziato del pesce zebra, non mi sarebbe mai venuta questa idea. Vado ancora alle conferenze e ascolto le persone parlare di vermi, mosche, pesci, lieviti, batteri - dirai tu - perché forse imparerò qualcosa che posso integrare nel lavoro che svolgiamo. La vergogna della scienza moderna è che tutti sono iperconcentrati sul proprio sistema, sul proprio approccio, sul proprio organismo, sulla propria disciplina. Può soffocare l’innovazione quando le persone non hanno una formazione ampia e non escono dalla loro zona di comfort.

Come hai collegato i movimenti di un topo alla sua esperienza per creare una scala per misurare il dolore?

Innanzitutto, abbiamo verificato che uno stimolo ritenuto innocuo, come il tocco di un pennello morbido per il trucco, attivava i neuroni tattili nella pelle dell'animale e che una puntura d'ago sulla pelle attivava i neuroni del dolore. Poi abbiamo registrato i movimenti di risposta dell'animale ad ogni stimolo. Per il dolore, l'animale faceva una smorfia, ritirava rapidamente la zampa e la scuoteva vigorosamente. Abbiamo dato un valore numerico ad ogni tipo di movimento, alla velocità di ritiro e al numero di scuotimenti della zampa. Abbiamo quindi assegnato a ciascun numero un peso numerico, un autovalore, in base all’importanza della caratteristica per il livello di dolore, e quindi abbiamo combinato i valori ponderati in un’unica misura quantitativa del dolore.

Come vedi questo nuovo strumento utilizzato?

Ci sono due cose di cui siamo molto entusiasti. Uno sta studiando la variabilità genetica come causa del dolore. La popolazione umana globale ha una sensibilità al dolore molto variabile. In parte è socioculturale, ma in parte è nel DNA. Ad esempio, le persone che non sentono alcun dolore hanno mutazioni genetiche alla base di quella caratteristica. Nel mio laboratorio abbiamo utilizzato la nostra scala del dolore per misurare la sensibilità al dolore di circa 20 diversi ceppi di topi. Abbiamo identificato topi che non rispondono molto al dolore e altri che sono ipersensibili. Stiamo utilizzando approcci di mappatura genetica per trovare nuovi geni che potrebbero essere alla base di questa sensibilità al dolore.

Siamo anche molto entusiasti di come il cervello controlla la transizione dal dolore acuto a quello cronico. Usiamo la nostra scala del dolore per misurare il livello di dolore in un topo e poi scattiamo un'istantanea dell'attività cerebrale del topo utilizzando la risonanza magnetica funzionale. Immaginiamo gli animali ogni giorno per trovare modelli di attività cerebrale che sono alla base della transizione dal dolore acuto a quello cronico. Una volta trovati, possiamo provare a cambiarli per alterare il decorso del dolore cronico. Siamo interessati alle componenti emotive e sensoriali di questo dolore.

Hai studiato anche il tocco che non è doloroso?

Sì, nel nostro recente Cella carta, siamo passati dalla pelle al cervello per spiegare perché alcune forme di tatto sono gratificanti.

È sorprendente che non sia mai stato fatto prima.

Lo studio molecolare del tatto è ancora nella sua relativa infanzia. Le caratteristiche molecolari delle diverse classi di neuroni tattili sono state identificate solo alla fine degli anni 2000. Da allora, gran parte dell'attenzione si è concentrata sul tocco discriminativo, il tipo di tocco utilizzato per discriminare un quarto da un centesimo in base alla consistenza. Il tocco sociale delle carezze è stato ampiamente poco studiato.

Come è iniziato questo progetto?

David AndersonIl gruppo del California Institute of Technology aveva riferito nel 2013 che alcune cellule della pelle rispondevano al tocco delicato. Ma non avevano coinvolto quelle cellule in alcun comportamento naturale né stabilito una connessione con il cervello. Ho letto il documento e ho deciso di provare a colmare queste lacune. Nel mio ultimo anno di postdoc, ho modificato geneticamente i topi affinché avessero neuroni tattili delicati che rispondessero alla luce blu. Il mio piano era stimolare i neuroni con la luce blu e vedere cosa facevano i topi.

Quando ho avviato il mio laboratorio nel 2018, eravamo pronti per iniziare questi esperimenti. Ricordo ancora il giorno in cui gli studenti vennero nel mio ufficio per mostrarmi cosa avevano trovato. È stato come questo momento eureka. Quando abbiamo attivato i neuroni attraverso la pelle sul dorso dei topi, gli animali si sono comportati come se venissero accarezzati lì. Ciò ha lanciato l’intero progetto. Abbiamo effettuato molti più test comportamentali e tracciato il percorso del contatto sociale dalla pelle al midollo spinale fino ai centri di ricompensa nel cervello.

La scoperta di questo percorso pelle-cervello ha qualche implicazione medica?

Sì, la pelle è un buon bersaglio terapeutico. È accessibile e presenta un'autostrada diretta verso la parte del cervello che ci fa sentire bene. E se potessimo attivare questi neuroni con una crema per la pelle per migliorare la salute mentale, ad esempio per compensare il danno causato dall’isolamento sociale o per curare l’ansia o la depressione? Quando a dicembre ne ho parlato, gli psichiatri e i neurofarmacologi presenti erano molto entusiasti del potenziale terapeutico.

Hai una colonia di talpe senza pelo. Cosa stai facendo con loro?

I ratti talpa nudi provengono dall'Africa orientale. Vivono sottoterra e sono essenzialmente ciechi, fanno molto affidamento sul tatto e usano peli simili a baffi per navigare nelle loro tane e interagire tra loro. Il tatto occupa un'area del loro cervello tre volte più grande che in altri mammiferi. Crediamo che il tatto sia importante per modellare la loro struttura sociale comunitaria.

Ci interessano anche perché i ratti talpa non avvertono alcune forme di dolore. Ad esempio, non mostrano alcuna risposta dolorosa alla molecola capsaicina, il principio attivo del peperoncino, che è piuttosto doloroso per la maggior parte dei mammiferi. Hanno recettori nella pelle che rispondono alla capsaicina, quindi ipotizzo che gli animali abbiano percorsi cerebrali che sopprimono il dolore. Se riusciamo a individuare e sfruttare questi segnali, potremmo trovare un nuovo modo per bloccare il dolore.

Da giovane ricercatore, quali ostacoli hai dovuto superare, siano essi scientifici, sociali o culturali?

Nel complesso, sono stato abbastanza fortunato ad aver avuto mentori e colleghi di tutte le razze, nazionalità e generi che hanno creduto in me e mi hanno supportato. Sono stato più fortunato di altre minoranze sottorappresentate che hanno lavorato in ambienti davvero difficili e, per questo motivo, oggi non sono qui.

Detto questo, non ne sono uscito indenne. La polizia universitaria mi ha fermato e molestato perché pensavano che non appartenessi al campus. Sono stato fermato nel mio stesso edificio e sono state chiamate le autorità. La maggior parte degli altri scienziati neri che conosco hanno avuto esperienze molto simili. Queste cose succedono non solo all'università ma anche nel quartiere in cui vivo, e quando succedono non mi fanno sentire bene e possono provocare rabbia e frustrazione. Ma ho sempre avuto una rete di persone che mi supportano e mi hanno aiutato a superare le relativamente poche volte nella mia carriera in cui ho sperimentato questo tipo di razzismo palese.

Hai qualche consiglio per gli aspiranti scienziati neri?

Il cielo è il limite. Non amareggiarti se ti guardi intorno e non vedi molte persone che ti assomigliano, perché le cose stanno cambiando. Circondati di brave persone. A volte queste persone ti assomiglieranno, ma non sorprenderti se alcuni dei tuoi più grandi sostenitori non lo fanno. Sii aperto e stabilisci le giuste connessioni.

E non distruggere i tuoi sogni. Abbiamo bisogno di persone di ogni provenienza e di ogni ceto sociale, perché abbiamo davanti a noi problemi impegnativi. Vorrei incoraggiare gli scienziati neri o chiunque sia interessato a questo lavoro: se hai amore e passione per questo, provaci.