Elucidating the Molecular Mechanisms of Neuropsychiatric Symptoms in Alzheimer's Disease
阐明阿尔茨海默病神经精神症状的分子机制
基本信息
- 批准号:10451516
- 负责人:
- 金额:$ 129.44万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2018
- 资助国家:美国
- 起止时间:2018-09-30 至 2023-05-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:3-DimensionalAffectAllelesAlzheimer&aposs DiseaseAlzheimer&aposs disease patientAstrocytesAutopsyBayesian MethodBiologicalBiological ProcessBrainBrain regionCRISPR/Cas technologyCaregiver BurdenCellsChIP-seqClinical ManagementClustered Regularly Interspaced Short Palindromic RepeatsCoculture TechniquesCognitionCommunitiesComputer AnalysisDataData SetDementiaDevelopmentDiseaseDissectionDistalEP300 geneEngineeringEnhancersEtiologyGene ExpressionGene Expression ProfileGenerationsGenesGeneticGenetic TranscriptionGenetic VariationHi-CHippocampus (Brain)Impaired cognitionIndividualKnock-outLinkMapsMeasuresMediationMemoryMethodologyMicrogliaMolecularNeurodegenerative DisordersNeuronsNucleic Acid Regulatory SequencesOligodendrogliaOrganoidsPathologicPathway interactionsPatientsPersonalityPhenotypePrefrontal CortexProcessPsychosesRNARegulatory ElementRepressionRiskSamplingSchizophreniaSeverity of illnessSocial BehaviorSorting - Cell MovementTechniquesTestingTherapeutic InterventionVariantassociated symptombaseburden of illnesscell typedata resourcedifferential expressiondisabilitydisorder controlepigenomicsgenetic informationgenome wide association studygenomic locushealthy aginghuman old age (65+)induced pluripotent stem cellinsightmachine learning methodmolecular scalemortalityneuropsychiatric symptomnovelnovel therapeuticsprogramspromoterpsychotic symptomsrisk variantsingle-cell RNA sequencingtraittranscriptometranscriptomics
项目摘要
Abstract
Alzheimer's disease (AD) is the most common cause of dementia, and the most common neurodegenerative
disease worldwide, affecting 1 in 8 individuals over 65 years old in the US. Within AD, approximately 40-60%
individuals are affected by psychotic symptoms (AD+P), which are associated with more rapid cognitive
decline, greater disability, mortality and caregiver burden, resulting in a disproportionately large disease
burden. Recent studies indicate a genetic basis for AD+P risk, but the molecular basis of AD+P remains largely
uncharacterized, hindering the search for appropriate treatments and novel therapeutics. In this proposal, we
seek to systematically dissect the mechanistic basis of AD+P by systematic generation, integration, and
experimental dissection of transcriptional and epigenomic phenotypes across two brain regions and four cell
types. (1) We profile single-cell RNA-seq and cell-type specific H3K27ac ChIP-seq across 192 post-mortem
brain samples, each in two regions across AD patients with psychosis, AD patients with no psychosis,
schizophrenia patients with no AD, and control individuals. (2) We integrate the resulting datasets with genetic
information and GWAS data to predict driver genes, regions, variants, and pathways underlying AD+P using
state-of-the-art machine learning methods for causality, mediation analysis, and genetic Bayesian fine-
mapping. (3) We use our computational predictions to guide a systematic dissection of the molecular
underpinnings of AD+P using a modular and programmable CRISPR-Cas9 methodology in iPSC lines to
modulate regulatory elements, genes and alleles, and measure the resulting molecular and cellular phenotypes
in cell-autonomous and non-autonomous phenotypes. If successful, this ambitious proposal has the potential
to provide the first mechanistic insights on the development of psychotic symptoms in AD+P and/or P-AD,
reveal functional risk variants and target genes for therapeutic intervention that will likely influence clinical
management in order to alleviate the personal and societal burden associated with these disorders.
抽象的
阿尔茨海默病 (AD) 是痴呆症最常见的原因,也是最常见的神经退行性疾病
该疾病在全球范围内流行,在美国,每 8 名 65 岁以上的老年人中就有 1 人受到影响。 AD 内,大约 40-60%
个体受到精神病症状(AD+P)的影响,这与更快的认知能力有关
下降、更大的残疾、死亡率和照顾者负担,导致不成比例的大疾病
负担。最近的研究表明 AD+P 风险存在遗传基础,但 AD+P 的分子基础在很大程度上仍然存在
未表征,阻碍了寻找适当的治疗方法和新疗法。在这个提案中,我们
试图通过系统生成、整合和分析来系统地剖析 AD+P 的机制基础
对两个大脑区域和四个细胞的转录和表观基因组表型的实验剖析
类型。 (1) 我们对 192 个死后样本进行单细胞 RNA-seq 和细胞类型特异性 H3K27ac ChIP-seq 分析
大脑样本,分别位于患有精神病的 AD 患者和不患有精神病的 AD 患者的两个区域,
没有 AD 的精神分裂症患者和对照个体。 (2) 我们将所得数据集与遗传数据相整合
信息和 GWAS 数据来预测 AD+P 的驱动基因、区域、变异和通路
用于因果关系、中介分析和遗传贝叶斯精细分析的最先进的机器学习方法
映射。 (3) 我们使用计算预测来指导对分子的系统剖析
AD+P 的基础在 iPSC 系中使用模块化和可编程的 CRISPR-Cas9 方法
调节调控元件、基因和等位基因,并测量由此产生的分子和细胞表型
在细胞自主和非自主表型中。如果成功的话,这个雄心勃勃的提议有潜力
提供关于 AD+P 和/或 P-AD 精神病症状发展的第一个机制见解,
揭示可能影响临床的功能性风险变异和治疗干预的目标基因
管理,以减轻与这些疾病相关的个人和社会负担。
项目成果
期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Reconstruction of Cell-type-Specific Interactomes at Single-Cell Resolution.
以单细胞分辨率重建细胞类型特异性相互作用组。
- DOI:10.1016/j.cels.2019.10.007
- 发表时间:2019-11-26
- 期刊:
- 影响因子:9.3
- 作者:S. Mohammadi;J. Dávila;Manolis Kellis
- 通讯作者:Manolis Kellis
A multiresolution framework to characterize single-cell state landscapes.
用于表征单细胞状态景观的多分辨率框架。
- DOI:
- 发表时间:2020
- 期刊:
- 影响因子:16.6
- 作者:Mohammadi, Shahin;Davila;Kellis, Manolis
- 通讯作者:Kellis, Manolis
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