ZEBRAFISH MODELS FOR DRAVET SYNDROME RESEARCH AND DISCOVERY
用于 Dravet 综合征研究和发现的斑马鱼模型
基本信息
- 批准号:10543132
- 负责人:
- 金额:$ 51.03万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2016
- 资助国家:美国
- 起止时间:2016-04-01 至 2025-01-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AgonistAwardBehaviorBehavioralBenchmarkingBiological AssayBlindedBrainCRISPR/Cas technologyCalciumCellsChildClinicalColoradoCommunitiesConvulsantsDevelopmentDiseaseDrug resistanceElectrodesElectrophysiology (science)ElementsEpilepsyEtiologyExhibitsFailureFamilyFunctional disorderGene MutationGenerationsGeneticGoalsHeterozygoteHumanImageImaging TechniquesImpairmentInvestigationLarvaLibrariesLocomotionMetabolic dysfunctionMicrofluidicsModelingMutationNational Institute of Neurological Disorders and StrokePatientsPharmaceutical ChemistryPharmaceutical PreparationsPharmacologyPharmacology StudyPhenotypeResearchResistanceResolutionSCN1A proteinSeizuresSerotoninSignal PathwaySocial DevelopmentSodium ChannelTechniquesTechnologyTimeTransgenic OrganismsWorkZebrafishanaloganalysis pipelineblindcalcium indicatorchildhood epilepsycomorbidityconfocal imagingde novo mutationdesigndravet syndromedrug candidatedrug developmentdrug discoverydrug use screeningeffective therapyexcitatory neurongenome editinghigh riskhigh-throughput drug screeningimprovedin vivoinhibitory neuroninsightkinase inhibitorloss of functionmanufacturemultidisciplinarymutantneural networknovelpreclinical developmentpreclinical studyreceptorresearch and developmentscreeningsevere intellectual disabilityside effectsudden unexpected death in epilepsytoolvoltage
项目摘要
Project Summary/Abstract
Dravet syndrome (DS), a catastrophic childhood epilepsy, is associated with severe intellectual disability,
impaired social development, persistent drug-resistant seizures and a high risk of sudden unexpected death in
epilepsy. Our recent investigation of zebrafish mutants featuring a loss-of-function sodium channel (scn1a)
mutation (e.g., a gene mutation identified in ~80% of DS patients) focused on drug discovery and
development, metabolic dysfunction and behavioral comorbidities. Using a high-throughput phenotype-based
screening strategy and medicinal chemistry, we screened nearly 3000 drugs, successfully identified a
serotonin (5HT) receptor mechanism underlying anti-seizure activity of clemizole and developed three novel
clemizole analogs. Using CRISPR/Cas9 genome editing technology we generated new zebrafish mutant lines
for chd2, gabrb3, pcdh19 and stxbp1 (e.g., de novo mutations seen in ~20% of DS patients). Interestingly,
stxbp1 and gabrb3 mutants exhibit epileptic phenotypes. We also designed and manufactured a microfluidic,
multi-channel electrode-integrated platform for long-term non-invasive electrophysiology on larval zebrafish
(Hong et al. 2016) and developed a calcium imaging-analysis pipeline for studying seizure macro- and micro-
networks in vivo (Liu and Baraban 2019). The proposed work will leverage these unique tools. Three specific
aims are proposed: (i) to resolve neural networks responsible for seizures in larval DS zebrafish, (ii) to perform
high-throughput drug screening using zebrafish and (iii) to further evaluate clemizole and related anti-seizure
compounds. Techniques will include automated locomotion tracking, in vivo zebrafish electrophysiology,
pharmacology, and fast calcium imaging using genetically encoded calcium- and voltage-sensitive indicators.
Our results promise to simultaneously advance our long-term goals (i) to better understand the
pathophysiology of genetic epilepsies and (ii) identify promising new treatment options for these intractable
conditions.
项目概要/摘要
Dravet 综合征 (DS) 是一种灾难性的儿童癫痫症,与严重的智力障碍有关,
社会发展受损、持续耐药性癫痫发作以及突然意外死亡的高风险
癫痫。我们最近对钠通道(scn1a)功能丧失的斑马鱼突变体的研究
突变(例如,在约 80% 的 DS 患者中发现的基因突变)专注于药物发现和
发育、代谢功能障碍和行为合并症。使用基于高通量表型的
筛选策略和药物化学,我们筛选了近3000个药物,成功鉴定出一个
克立咪唑抗癫痫活性背后的血清素(5HT)受体机制,并开发了三种新型
克立咪唑类似物。利用 CRISPR/Cas9 基因组编辑技术,我们生成了新的斑马鱼突变系
chd2、gabrb3、pcdh19 和 stxbp1(例如,约 20% 的 DS 患者中出现新生突变)。有趣的是,
stxbp1 和 gabrb3 突变体表现出癫痫表型。我们还设计和制造了微流体、
斑马鱼幼体长期无创电生理学多通道电极集成平台
(Hong 等人,2016)并开发了一种钙成像分析管道,用于研究癫痫发作的宏观和微观
体内网络(Liu 和 Baraban 2019)。拟议的工作将利用这些独特的工具。三具体
提出的目标是:(i) 解析负责 DS 斑马鱼幼虫癫痫发作的神经网络,(ii) 执行
使用斑马鱼进行高通量药物筛选,以及 (iii) 进一步评估克立咪唑和相关的抗癫痫药物
化合物。技术将包括自动运动跟踪、体内斑马鱼电生理学、
药理学,以及使用基因编码的钙和电压敏感指示剂的快速钙成像。
我们的结果有望同时推进我们的长期目标 (i) 更好地了解
遗传性癫痫的病理生理学,以及(ii)为这些棘手的问题确定有希望的新治疗方案
状况。
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)
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