Identification of TDP-43 modifiers through single-cell transcriptional and epigenomic dissection of ALS and FTLD-MND

通过 ALS 和 FTLD-MND 的单细胞转录和表观基因组解剖鉴定 TDP-43 修饰物

基本信息

项目摘要

Abstract Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) and frontotemporal lobar degeneration (FTLD) are two fatal neurodegenerative conditions with no current treatment to prevent, decelerate or stop neuronal death in patients. ALS and FTLD are clinically distinct but show an overlap in postmortem brain pathology and genetic factors: nuclear clearance and cytoplasmic accumulation of TDP-43 in affected central nervous system (CNS) regions is observed in 98% of ALS and 50% of FTLD patients. While initial symptoms lead to the diagnosis of either ALS or FTLD, up to 50% of ALS patients eventually develop symptoms of FTLD, with ~15% of patients ultimately receiving both diagnoses (FTLD with motor neuron disease, FTLD/MND). Mutations in the gene encoding TDP-43 (TARDBP) lead to rare cases of ALS, while TDP-43 pathology is observed in patients carrying more prevalent mutations, such as a pathological C9orf72 hexanucleotide repeat expansion (C9orf72+)—the most common genetic cause of ALS and FTLD identified thus far. TDP-43 therefore appears to be a pivotal and convergent factor in the pathogenesis of both ALS and FTLD. Despite this, however, the reasons for selective vulnerability of motor neurons, the mechanisms responsible for TDP-43 mislocalization, and the impact on neuronal health of nuclear TDP-43 exclusion and aberrant liquid-liquid phase separation underlying cytoplasmic demixing remain unknown. To address this challenge, in Aim 1, we systematically profile the transcriptional and epigenomic alterations of ALS and FTLD/MND patients at single-cell resolution using post-mortem CNS samples. In Aim 2, we integrate the resulting datasets to study the link between genetic, epigenomic, transcriptional, and cellular signatures of ALS and FTLD/MND. We associate these links with available clinical information, elucidate the genes and biological pathways altered in each, and predict new therapeutic targets. In Aim 3, we validate the molecular and cellular effects of these targets by assessing their impact on neuronal viability and TDP-43 functions/aggregation using high-throughput directed perturbation experiments. We study both cell-autonomous and non-cell-autonomous effects of these perturbations in human dura fibroblast-derived iPSC neurons and astroglia. In Aim 4, we perform neuropathological analyses of TDP-43 modifiers in ALS and FTLD/MND postmortem tissues, and endeavor to rescue in vivo pathology and phenotypes in a mouse model. The resulting datasets, analyses, and dura-derived iPSCs will provide an invaluable resource to understand the mechanisms of TDP-43 pathology in ALS and FTLD/MND, and may reveal putative therapeutic targets able to mitigate TDP-43 pathology through genetic manipulation.
抽象的 肌萎缩侧索硬化症(ALS)和额颞叶变性(FTLD)是两种致命疾病 目前尚无治疗方法可以预防、减缓或阻止神经元死亡的神经退行性疾病 ALS 和 FTLD 在临床上是不同的,但在死后脑病理学和遗传上表现出重叠。 因素:受影响的中枢神经系统 (CNS) 中 TDP-43 的核清除和细胞质积聚 98% 的 ALS 和 50% 的 FTLD 患者可观察到该区域,而最初症状可导致诊断。 无论是 ALS 还是 FTLD,高达 50% 的 ALS 患者最终会出现 FTLD 症状,其中约 15% 的患者会出现 FTLD 症状 最终接受两种诊断(FTLD 伴有运动神经元疾病,FTLD/MND 基因突变)。 编码 TDP-43 (TARDBP) 会导致罕见的 ALS 病例,而在患者中观察到 TDP-43 病理学 携带更常见的突变,例如病理性 C9orf72 六核苷酸重复扩增 (C9orf72+)——迄今为止发现的 ALS 和 FTLD 最常见的遗传原因是 TDP-43。 然而,尽管如此,它仍然是 ALS 和 FTLD 发病机制中的关键和趋同因素。 运动神经元选择性脆弱的原因、TDP-43 错误定位的机制、 以及核 TDP-43 排除和异常液-液相分离对神经健康的影响 潜在的细胞质分层仍然未知。为了解决这一挑战,在目标 1 中,我们系统地进行了研究。 以单细胞分辨率分析 ALS 和 FTLD/MND 患者的转录和表观基因组改变 在目标 2 中,我们整合生成的数据集来研究之间的联系。 我们将 ALS 和 FTLD/MND 的遗传、表观基因组、转录和细胞特征联系起来。 利用现有的临床信息,阐明每个基因和生物学途径,并预测新的 在目标 3 中,我们通过评估这些靶标的分子和细胞效应来验证它们。 使用高通量定向扰动对神经活力和 TDP-43 功能/聚集的影响 我们在实验中研究了这些扰动的细胞自主和非细胞自主效应。 在目标 4 中,我们进行了神经病理学分析。 TDP-43修饰剂在ALS和FTLD/MND死后组织中的作用,并努力挽救体内病理学和 所得数据集、分析和硬脑膜衍生的 iPSC 将提供小鼠模型中的表型。 了解 ALS 和 FTLD/MND 中 TDP-43 病理机制的宝贵资源,并且可能 揭示了能够通过基因操作减轻 TDP-43 病理的假定治疗靶点。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Veronique Belzil其他文献

Veronique Belzil的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Veronique Belzil', 18)}}的其他基金

Single-Cell Transcriptional and Epigenomic Dissection to Identify Therapeutic Targets for ALS and FTD
单细胞转录和表观基因组解剖以确定 ALS 和 FTD 的治疗靶点
  • 批准号:
    10157394
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 166.23万
  • 项目类别:
Identification of TDP-43 modifiers through single-cell transcriptional and epigenomic dissection of ALS and FTLD-MND
通过 ALS 和 FTLD-MND 的单细胞转录和表观基因组解剖鉴定 TDP-43 修饰物
  • 批准号:
    10273669
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 166.23万
  • 项目类别:
Identification of TDP-43 modifiers through single-cell transcriptional and epigenomic dissection of ALS and FTLD-MND
通过 ALS 和 FTLD-MND 的单细胞转录和表观基因组解剖鉴定 TDP-43 修饰物
  • 批准号:
    10701755
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 166.23万
  • 项目类别:
Single-Cell Transcriptional and Epigenomic Dissection to Identify Therapeutic Targets for ALS and FTD
单细胞转录和表观基因组解剖以确定 ALS 和 FTD 的治疗靶点
  • 批准号:
    10352441
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 166.23万
  • 项目类别:
Single-Cell Transcriptional and Epigenomic Dissection to Identify Therapeutic Targets for ALS and FTD
单细胞转录和表观基因组解剖以确定 ALS 和 FTD 的治疗靶点
  • 批准号:
    10611319
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 166.23万
  • 项目类别:

相似国自然基金

时空序列驱动的神经形态视觉目标识别算法研究
  • 批准号:
    61906126
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
本体驱动的地址数据空间语义建模与地址匹配方法
  • 批准号:
    41901325
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    22.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
大容量固态硬盘地址映射表优化设计与访存优化研究
  • 批准号:
    61802133
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    23.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
针对内存攻击对象的内存安全防御技术研究
  • 批准号:
    61802432
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
IP地址驱动的多径路由及流量传输控制研究
  • 批准号:
    61872252
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    64.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Delineating the functional impact of recurrent repeat expansions in ALS using integrative multiomic analysis
使用综合多组学分析描述 ALS 中反复重复扩增的功能影响
  • 批准号:
    10776994
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 166.23万
  • 项目类别:
Intermediate-sized Expanded Access Protocol for CNM-Au8 in Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS).
CNM-Au8 在肌萎缩侧索硬化症 (ALS) 中的中等规模扩展访问协议。
  • 批准号:
    10835565
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 166.23万
  • 项目类别:
Development of a SYF2 antisense oligonucleotide treatment for ALS and FTD
开发治疗 ALS 和 FTD 的 SYF2 反义寡核苷酸
  • 批准号:
    10547625
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 166.23万
  • 项目类别:
The tRNA pool in C9-ALS/FTD
C9-ALS/FTD 中的 tRNA 池
  • 批准号:
    10662716
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 166.23万
  • 项目类别:
Investigating the Role of MS4As in Amyotrophic Lateral Sclerosis
研究 MS4As 在肌萎缩侧索硬化症中的作用
  • 批准号:
    10751695
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 166.23万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了