Integrated Platform for Discovery and Validation of Probes that Restore Protein Expression in Single-Gene Causes of Autism and Related Disorders

用于发现和验证可恢复自闭症及相关疾病单基因病因中蛋白质表达的探针的综合平台

• 批准号: 10153890
• 负责人: Courtney A Miller
• 金额: $ 65.22万
• 依托单位: SCRIPPS FLORIDA
• 依托单位国家: 美国
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 美国
• 起止时间: 2017-05-01 至 2024-02-29
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://reporter.nih.gov/project-details/10153890
• 关键词: Academia; Alleles; Animal Model; Automation; Back; Biological; Biological Assay; Biology; Brain Diseases; Budgets; Chemicals; Childhood; Development; Disease; Disease model; Dose; Environment; Funding; Genes; Genetic; Genetic Models; Goals; Grant; Human; Industrialization; Learning; Libraries; Magic; Mus; Nature; Neurodevelopmental Disorder; Neurons; Patients; Pharmaceutical Preparations; Phase; Phenotype; Plant Roots; Positioning Attribute; Precision therapeutics; Procedures; Progress Reports; Proteins; Publishing; Reading; Reporting; Research; Rodent; Seizures; System; Systems Development; Testing; Therapeutic; Translating; Translations; United States National Institutes of Health; Validation; Variant; Work; assay development; autism spectrum disorder; base; brain cell; cost effective; design; disease phenotype; drug candidate; drug discovery; flexibility; high throughput screening; improved; in vivo; innovation; miniaturize; mouse model; nervous system disorder; neuropsychiatric disorder; novel; patient population; protein expression; response; scale up; screening; small molecule libraries; substance use; tool

PROJECT SUMMARY    Drug discovery pipelines for neuropsychiatric disorders are dry. One approach to rejuvenating these  pipelines would be to create assays based on relevant disease phenotypes in primary neurons, something that  is currently lacking. However, a scalable assay development platform that is based on bona fide neurons,  remains cost effective, and that can support industrial level high-­throughput screening (HTS) does not currently  exist. Over the past eight years (spread across different NIH-­sponsored grants), our collaborative group has  created a flexible and scalable primary neuron-­based assay development system that is compatible with  industrial-­level HTS. Our long-­standing goal for this project has been to optimize these procedures and  workflows to support neuron-­based HTS phenotypic assays so that they can support very large  screening campaigns of up to 200K compounds.   We are happy to report that progress over the last budget period has pushed us closer toward this  stated goal. We have invented a state-­of-­the-­art, disease-­modeling assay created in primary neurons that is  designed to discover compounds that reverse the cellular consequences of genetic haploinsufficiency. Indeed,  a substantial proportion of childhood brain disorders are caused by single autosomal dominant variants  resulting in genetic haploinsufficiency. The rare genetic brain disorders that arise from these variants offer  great potential for translation because the disease mechanism is well-­understood (i.e. low protein expression).  Therefore, a rationale precision therapy for treating genetic haploinsufficiency disorders would be to discover  “magic bullet” compounds that raise expression of functional proteins from the remaining undamaged allele  (e.g. “boosting compounds”). In this renewal project, we will employ technical innovations that have unlocked  the scalability of primary neurons for phenotypic HTS. As a proof-­of-­principle, we will scale-­up and  implement an assay that reports reversal of low SynGAP expression in neurons caused by genetic  haploinsufficiency of the SYNGAP1/Syngap1 gene. We will miniaturize an HTS-­compatible and disease-­ modeling steady-­state endogenous SynGAP expression assay so that it is compatible with industrial scale HTS  automation. Once implemented, we will then screen up to 200,000 unique substances using a completely  automated version of the neuron-­based SynGAP expression assay. Finally, using a comprehensive multi-­stage  biological validation funnel, we will identify and prioritize the most translatable chemical probes that raise  SynGAP protein expression. The overall impact of this project is that discovery of multiple, validated SynGAP  boosting compounds would provide proof-­of-­principle that our flexible platform is an effective tool for  phenotypic drug discovery for nervous system disorders.

项目摘要   神经精神疾病的药物发现管道干燥。一种使这些恢复活力的方法 管道将是基于原发性神经元中相关疾病表型制定的，这是 目前缺乏。但是，基于真正的神经元的可扩展测定开发平台， 仍然具有成本效益，并且可以支持工业水平的高通量筛查（HTS）目前没有 存在。在过去的八年中（分布在不同的NIH赞助的赠款中） 创建了一个灵活且可扩展的基于神经神经的测定开发系统，该系统与 工业级别的HTS。我们对该项目的长期目标是优化这些程序， 支持基于神经元的HTS表型测定的工作流程，以便它们可以支持非常大的 筛选运动最多为200k化合物。 我们很高兴地报告说，在最后一个预算期间的进展使我们更加接近这一点 陈述目标。我们发明了一种在原发性神经元中创建的最先进的疾病模型测定法 旨在发现逆转遗传单倍不足的细胞后果的化合物。的确， 儿童脑疾病的很大一部分是由单个常染色体显性型变体引起的 导致遗传单倍不足。由变体引起的罕见遗传脑疾病 翻译的巨大潜力是因为疾病机制是有理解的（即低蛋白表达）。 因此，用于治疗遗传单倍不足疾病的基本原理精确疗法将是发现 “魔术子弹”化合物从剩余的未标记等位基因中提高功能蛋白的表达 （例如“增强化合物”）。在这个续签项目中，我们将采用已解锁的技术创新 对表型HTS的原代神经元的可伸缩性。作为原理证明，我们将扩大规模 实施一种测定法，报告遗传引起的神经元中低旋律表达的逆转 Syngap1/syngap1基因的单倍不足。我们将小型化HTS兼容和疾病 - 建模稳态内源性合成表达测定法，以使其与工业规模兼容HTS 自动化。一旦实施，我们将使用一个完全筛选多达200,000种独特的物质 基于神经元的Syngap表达测定的自动化版本。最后，使用全面的多阶段 生物学验证漏斗，我们将确定并确定提高最可翻译的化学探针 Syngap蛋白表达。该项目的总体影响是发现多个经过验证的Syngap 提升化合物将提供原理证明，即我们的灵活平台是一种有效的工具 神经系统疾病的表型药物发现。