药理学和生理学推动其人员及其研究

药理与生理学系可能扎根于基础科学，但其使命却是复杂的——成为推进人类疾病机制和治疗研究的领导者;教育和培训下一代科学家、临床医生和学者;并培养包容和协作的文化。

“该部门无疑是一个充满活力的环境，我们可以在其中开展我们的研究计划，而不受现有技术的限制，”拥有 Louis C. Lasagna 实验治疗学教授职位的David I. Yule 博士说。

尽管 造成了干扰，但该部门在 2020 年实现了许多显着的里程碑、奖项和成就。其中包括获得纽约州批准的新的医学药理学硕士学位。

在该部门的实验室进行的研究对数十种疾病和健康相关状况产生了影响。除了强迫症(OCD)——以强迫症和强迫症为特征，尽管意识到这些行为是非生产性的——以及其他神经精神疾病，它们包括伤口愈合等;骨关节炎; 肌营养不良症; 和鸦片成瘾、依赖和奖励。

大部分研究都集中在离子通道和药物受体(所有细胞膜中存在的蛋白质)和信号传导上。离子通道在膜上形成孔，可以打开和关闭，受体为细胞和组织提供特异性信号;通道和受体控制神经冲动的传递、肌肉的收缩和激素的分泌。受体和离子通道共同代表了大多数临床使用的药物起作用的大多数靶标。

“对我来说，这是生物学中最有趣的部分，”药理学和生理学以及神经病学助理教授John Lueck 博士说。Lueck 建议设想一个有门窗的房子，可以让信息从内部传递到外部：“基本上，离子通道 [和受体] 是细胞的门窗，可以让信息在内部和外部传递。这是一个非常复杂的事件网络，该部门的研究人员正在统一研究——一次只有一个离子通道——以及它们如何在活动的交响乐中协同工作。”

一些受体和离子通道研究的先驱者，以及在该领域产生了一些最重大影响、接受过培训或继续在该部门工作的人。

该系由主席Robert T. Dirksen(MS '88，PhD '91)领导，它是从 1924 年成立的原始生理学系的扩展演变而来的，甚至拥有着名的国家科学院院士。生理学家 Wolfhard Almers (PhD '71) 因其对胞吐作用和内吞作用的研究而在世界范围内享有盛誉，这两个过程几乎是每个细胞的基础。

展示该系声望的另一个指标：从 2015 年到 2020 年，其教员发表了 250 多项研究，其中许多发表在顶级同行评审期刊上，如Cell、Science、Nature Communications、Science Signaling和PNAS。

集体专长

在进行实验和撰写联合资助和论文之间，研究人员之间的合作关系是部门内的标准 - 以及与校园内其他部门和中心的教师和学生。

与生物医学工程系的联系最紧密、历史最悠久的联系之一。事实上，前药理学和生理学系教员Richard E. Waugh 博士帮助建立了生物医学工程系，由三名药理学和生理学教员联合任命。

跨学科研究还与神经病学、神经科学、麻醉学和围手术期医学系以及心血管研究和肌肉骨骼研究中心的教职员工进行。例如，药理学和生理学教师在处理药物与生物材料、通道和受体的相互作用时具有良好的技能。与治疗患者的神经病学/神经科学教员合作可以帮助他们弄清楚他们的分子和细胞水平研究如何导致新的有效干预措施来对抗神经系统疾病。

“不要对此过于客气，但罗切斯特有一种中西部的感觉，这转化为一种更随和的环境，”神经科学系主席、Kilian J. 和 Caroline F. Schmitt 主席John Foxe说。“并不是说这里的人不认真。但他们需要一点时间，而且可能对同事投入更多，因此跨部门的互动途径往往是高度协作而不是竞争，[后者是]我们中的许多人来自其他大学会经历的。”

在真空中，基础科学或发现科学虽然至关重要，但有时可能是缓慢而渐进的。通过将具有不同和协同优势的人聚集在一起，合作研究可以起到催化作用，因此可以以变革的方式推动发现研究。

“更大的问题——阿尔茨海默病、精神分裂症的治疗——需要跨不同领域工作的科学家团队来解决，”Foxe 说。

助理教授Whasil Lee 博士在药理学和生理学以及生物医学工程方面拥有双重任命。她专攻机械生物学，这是一个新兴的科学领域，结合了生物学、工程学和生物物理学，她用它来研究治疗软骨疾病的方法。

作为该部门最近的一名员工，Lee 说她需要一种设备来检测机械转导的细胞信号，以帮助她更好地了解软骨退化的潜在分子机制——因此她建造了一个。该设备是三种现有显微镜的组合，称为机械显微镜。

该系统现已启动并运行，Lee 实验室一直在使用这种创新系统来捕获细胞内 Ca2+ 信号并监测活组织中的细胞死亡。在专注于膝关节和肩袖细胞中机械传感器的活动水平的同时，她组建了一个多学科团队，其中包括Jennifer Jonason 博士;Sandeep Mannava，医学博士，博士;和Devon Anderson 医学博士，均来自骨科及其肌肉骨骼研究中心;和来自生物医学遗传学的Christoph Proschel 博士。

Lee 计划拓展研究其他机械敏感组织的人类疾病相关机械转导信号。

“我设想自己在 URMC 的职业生涯中构建一个全面的人体组织机械信号表，”Lee 说。

同时，2019 年大力扩展先进成像能力的举措推动了该部门的新颖调查方法。

利用 Yule 和V. Kaye Thomas 博士获得的 NIH 拨款，该部门在纽约西部购买了第一台超分辨率显微镜。Abberior Expert Line 3D STED 显微镜允许以比传统光学显微镜更高的空间分辨率拍摄图像，并且该机构的研究人员以及该地区其他大学的研究人员正在使用该显微镜。

例如，STED 显微镜使研究钙在唾液腺功能中的作用的 Yule 能够解决正常水平唾液产生所需的细胞特定亚细胞区域内蛋白质的密切定位和相互作用。

“所以我看到了与以前不同的东西，”尤尔说。“底线是，如果我们可以将事物可视化，我们就可以研究它们。”

STED 显微镜和新的荧光寿命成像系统都为教师和学员打开了与细胞中蛋白质精确定位相关的新研究问题。这些研究有很大的潜力揭示细胞的正常工作和疾病中这些过程的改变的重要见解——以前是不可能的。

“这里没有障碍”

自 2015 年 7 月担任系主任以来，Dirksen 被同事誉为富有远见的人，他见证了新教师、能量、想法、方向和方法的注入。

“我们的正教授和终身教授很多，但没有助理教授，副教授也很少，”他说。“自从我担任这个职位以来，六名新教师的招聘从根本上改变了我们的人口结构，并真正帮助提升了部门的团队精神。”

这种正能量滋养了合作和友情的气氛。

“这里没有障碍，”卢克说。

当他在爱荷华大学做博士后研究时，卢克不得不走到不同的楼层——有时是不同的建筑物——与他部门内的同事分享想法。在 URMC，药理学和生理学系的工作人员大部分都在同一栋楼的同一楼层。“当你处于那种环境中时，你的想法只会变得更好，”他继续说道。

“当你每天都有大量的协作互动发生时，你知道你最终会找到一些会对你的研究产生影响的东西。” Lueck 有两条研究方向，都围绕着 RNA。

其中一项涉及为无义突变导致的遗传疾病开发创新的、基于 RNA 的疗法。为了支持这项前沿研究，他是医学中心的两名调查员之一——另一名是Denise C. Hocking 博士——将获得首届帝国发现研究所资助。在这种支持下，他的目标是评估抑制 tRNA 技术的治疗前景，这是他帮助振兴的领域，用于治疗影响 10% 到 20% 的遗传病患者的所谓无意义相关疾病。

此外，Lueck 正在研究 1 型强直性肌营养不良症(成人中最常见的肌营养不良症)中骨骼肌无力背后的机制。他们与医学博士(Flw '90、Flw '92)、神经病学教授和桑德斯家族神经肌肉研究杰出教授合作，致力于了解遗传病变与骨骼肌功能改变之间的机制联系，这可能导致可行的治疗目标。

Hocking 是药理学和生理学教授以及生物医学工程教授，他表明，将模拟细胞外基质蛋白纤连蛋白的小型工程蛋白局部应用于糖尿病小鼠的皮肤伤口可以提高愈合率。发现奖将首先在糖尿病动物模型中推进其中一种蛋白质，称为 Chimectin，然后可能在临床上用于糖尿病伤口的愈合。

此类赠款很重要，因为开展此类工作需要大量资金。该部门每年管理超过 1000 万美元的外部研究资金——仅在 19 财年就从国立卫生研究院获得 840 万美元的收入——还有 970 万美元的待决提案。

Silvio O. Conte 强迫症研究中心负责人Suzanne N. Haber 博士从国家心理健康研究所获得了令人梦寐以求的 5 年 1000 万美元赠款——两次——用于研究神经通路如何在可以刺激大脑以帮助理解和治疗强迫症。随着药理学和生理学、神经科学、精神病学和脑与认知科学系的联合任命，哈伯希望对这种慢性的、未被充分研究的精神疾病给予更多的关注。

通过 Conte 中心，Haber 的实验室采用了深部脑刺激和经颅磁刺激(目前用作治疗方法)来探测大脑中特定的功能障碍回路。

具体来说，这些研究从提高我们对关联皮层复杂连接以及功能网络如何在正常大脑中组织的理解的实验开始。所研究的网络是那些调节行为灵活性的网络——大脑区域协同工作以评估以前的经验以及不断变化的环境。尽管有潜在的负面结果，但无法改变行为反应是强迫症的一个标志。然而，这种行为不灵活并不是强迫症所独有的，并且可以在其他疾病中观察到。

“随着这些网络的确定，下一步是开发专门针对连接它们的电路的治疗方法，”哈伯说。

重要的是，这些联系还与广泛的其他精神疾病有关，包括抑郁症、创伤后应激障碍和成瘾，因此预计这项工作将产生远远超出强迫症的广泛影响。

哈伯的资助超出了罗切斯特。作为孔特中心的母机构，URMC 与哈佛大学、匹兹堡大学、波多黎各大学和布朗大学分包。

领导力的多样性

性别多样性是该系文化的一个方面，有助于巩固其作为世界顶尖研究型大学领导者的声誉。

该系拥有优秀和成功的女性教师的悠久历史。目前，该系一半的正教授和 40% 的教职员工是女性。此外，该系的三个关键领导职位——副主任、研究生学习主任和教职员工多元化官——由女性教职员工领导。

霍金最近被任命为药理学和生理学系教职员工多元化官员。她主持了一个新的多元化和包容性委员会——由教职员工和学生组成——负责使该系成为一个更加多样化、包容和公平的教学、学习和工作环境。该委员会为该部门制定了多元化包容和反种族主义声明，并成立了一个内部教育论坛，以及时讨论关于多元化和包容性的话题。

副主任Jean M. Bidlack(MS '77，PhD '79)，目前致力于开发用于治疗阿片类药物依赖和耐受性的新治疗靶点和化合物，自 1987 年以来一直在该部门工作：“我们已经能够拥有自己的实验室去资助我们自己的研究，帮助年轻教师发展自己的职业生涯。它成为部门内的管道。”

作为细胞和分子药理学和生理学研究生项目的主任，Angela Glading 副教授博士强调，该系致力于培养研究生是让他们团结在一起的另一件事。

在她自己的工作中，她一直与生物医学工程系的James McGrath教授合作，Glading 在那里联合任命为副教授。他们一起模拟了损害血脑屏障的炎症反应——大脑中的特殊血管，严格调节从血液进入大脑的物质。

至于研究生本身，他们雄心勃勃，对各种可能性持开放态度。

“作为一个拥有相对较小实验室的小部门，我们的学生对我们的研究任务非常重要，”Glading 说。“因此，我们齐心协力，确保他们在离开我们的走廊时训练有素，处于有利地位，能够从事任何科学职业。”

根据 Lueck 的说法，他们经常与致力于他们手艺的人在一起。

“我们发现的东西并不总是转化为治疗，”他说。“但我们在单元格中发现的所有内容都很重要，将为我们提供有关某些东西如何工作的新信息，这对于以后的翻译可能变得非常重要，无论如何。”

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