Defining a transcriptional periodic table of the human brain using reprogramming

使用重编程定义人脑的转录周期表

基本信息

  • 批准号:
    9163516
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 134.75万
  • 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:
    2016-09-15 至 2021-05-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The human brain contains diverse neural cell types that are differentially responsible for distinct aspects of human behavior, cognition and neurologic disease. Advances in DNA sequencing are providing new insight into human specific neurobiology by providing lists of genes that increase risk for disease or correlate with behaviors and cognitive properties that differ between individuals. However, the lack of available human neuronal subtypes and our limited understanding of which genes are expressed in different human neurons are major barriers to exploiting these growing genomic resources. One way to overcome this barrier is to use direct reprogramming to produce induced neuronal cells in vitro, by transiently expressing transcription factors (TFs) in fibroblasts. Direct reprogramming produces induced neurons that share many features with endogenous neurons, including characteristic morphologies, ligand-evoked synaptic responses and characteristic patterns of gene expression. Reprogramming therefore offers a new tool to identify transcriptional circuits that establish distinct features of neuronal identity. We, and others, have used candidate gene approaches to engineer induced neurons that functionally mimic well-characterized neuronal subtypes, such as the peripheral sensory neurons that detect pain and itch produced recently by my laboratory. These studies led us to hypothesize that direct reprogramming engages conserved transcriptional circuits similar to those that actively maintain neuronal subtype identity in endogenous neurons. This hypothesis predicts that it should be possible to identify multiple TF combinations that induce distinct features of different neuronal subtypes. To test this hypothesis and establish a systematic method to produce and classify human neuronal subtypes, we will conduct an unbiased screen for new TF combinations that can induce human neuronal subtypes in vitro. We will then characterize the induced neurons transcriptionally, morphologically and functionally. We are well suited to perform this study because we recently conducted a pilot screen of ~600 TF pairs and identified more than 70 new pairs that produce candidate induced neurons from mouse fibroblasts. Gene expression profiling and functional analyses of these cells confirm that they exhibit extensive subtype diversity. Therefore, by using unbiased screens to define sets of human TFs that can induce neuronal identity in fibroblasts, we will identify new methods to produce human neuronal cell types with defined functional properties in vitro and establish a database of transcriptional programs and cellular properties that emerge from transient expression of different sets of TFs. These studies will have impact on our understanding of the basic biology of human neuronal diversity and will provide conceptual and practical tools to enable neuroscience researchers to produce diverse subtypes of human induced neurons for research and translational applications.
人脑包含多种神经细胞类型,这些细胞对不同方面的作用不同 人类行为、认知和神经系统疾病。 DNA 测序的进步提供了新的见解 通过提供增加疾病风险或与相关的基因列表来研究人类特定的神经生物学 个体之间存在差异的行为和认知特性。然而,由于缺乏可用的人力 神经元亚型以及我们对不同人类神经元中表达的基因的有限了解 利用这些不断增长的基因组资源的主要障碍。克服这一障碍的一种方法是直接使用 通过瞬时表达转录因子 (TF) 进行重编程以在体外产生诱导神经元细胞 在成纤维细胞中。直接重编程产生的诱导神经元与内源性神经元具有许多共同特征 神经元,包括特征形态、配体诱发的突触反应和特征模式 的基因表达。因此,重编程提供了一种新工具来识别转录回路,从而建立 神经元身份的独特特征。我们和其他人已经使用候选基因方法来设计 诱导神经元在功能上模仿特征明确的神经元亚型,例如外周感觉 我的实验室最近产生的检测疼痛和瘙痒的神经元。这些研究使我们假设 直接重编程涉及保守的转录回路,类似于主动维持的转录回路 内源性神经元中的神经元亚型同一性。该假设预测应该可以识别 多种 TF 组合可诱导不同神经元亚型的不同特征。为了检验这个假设 并建立系统的方法来产生和分类人类神经元亚型,我们将进行 无偏筛选新的 TF 组合,可在体外诱导人类神经元亚型。我们随后将 从转录、形态和功能上表征诱导神经元。我们非常适合 进行这项研究是因为我们最近对约 600 个 TF 对进行了试点筛选,并确定了 70 多个 从小鼠成纤维细胞中产生候选诱导神经元的新对。基因表达谱和 这些细胞的功能分析证实它们表现出广泛的亚型多样性。因此,通过使用 通过无偏筛选来定义可以诱导成纤维细胞神经元同一性的人类 TF 组,我们将确定 在体外产生具有明确功能特性的人类神经元细胞类型的新方法,并建立 转录程序和细胞特性的数据库,这些程序和细胞特性是由不同的瞬时表达产生的 TF 集。这些研究将影响我们对人类神经元基础生物学的理解 多样性,并将提供概念和实用工具,使神经科学研究人员能够产生多样化的 用于研究和转化应用的人类诱导神经元亚型。

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 }}

Kristin Kay Baldwin其他文献

Kristin Kay Baldwin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('Kristin Kay Baldwin', 18)}}的其他基金

Contributions of cell type and exosome signaling to prodromal synaptic and circuit changes in Alzheimer's Disease models
细胞类型和外泌体信号传导对阿尔茨海默病模型中前驱期突触和回路变化的贡献
  • 批准号:
    10540117
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 134.75万
  • 项目类别:
Defining a transcriptional periodic table of the human brain using reprogramming
使用重编程定义人脑的转录周期表
  • 批准号:
    10263622
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 134.75万
  • 项目类别:
Genome-wide investigation of somatic mutation in the developing and aging brain
发育和衰老大脑体细胞突变的全基因组研究
  • 批准号:
    8762213
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 134.75万
  • 项目类别:
Genome-wide investigation of somatic mutation in the developing and aging brain
发育和衰老大脑体细胞突变的全基因组研究
  • 批准号:
    9105769
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 134.75万
  • 项目类别:
The architecture and development of a sensory processing circuit for smell
气味感觉处理电路的架构和开发
  • 批准号:
    9088401
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 134.75万
  • 项目类别:
The architecture and development of a sensory processing circuit for smell
气味感觉处理电路的架构和开发
  • 批准号:
    8350354
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 134.75万
  • 项目类别:
The architecture and development of a sensory processing circuit for smell
气味感觉处理电路的架构和开发
  • 批准号:
    8678898
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 134.75万
  • 项目类别:
The architecture and development of a sensory processing circuit for smell
气味感觉处理电路的架构和开发
  • 批准号:
    8485576
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 134.75万
  • 项目类别:
The architecture and development of a sensory processing circuit for smell
气味感觉处理电路的架构和开发
  • 批准号:
    8871710
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 134.75万
  • 项目类别:
Elucidating cardiovascular phenotaypes employing genome editing of iPS cells
利用 iPS 细胞基因组编辑阐明心血管表型
  • 批准号:
    8875047
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 134.75万
  • 项目类别:

相似国自然基金

自闭症动物模型嗅觉恐惧反应异常的神经环路解析
  • 批准号:
    31900715
  • 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
低氧诱导的外泌体OTUB1调控血管瘤内皮细胞生物学行为的作用及机制研究
  • 批准号:
    81901022
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    21.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于eNOS功能障碍创建可逆性脑血管收缩综合征(RCVS)小鼠模型的研究
  • 批准号:
    81873753
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    81.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
高脂饮食促进果蝇和大鼠觅食行为的神经机制研究
  • 批准号:
    31800883
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    19.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
NRSF表达水平对抑郁模型小鼠行为的影响及其分子机制研究
  • 批准号:
    81801333
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    21.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

The Role of Astrocyte Elevated Gene-1 (AEG-1), A Novel Multifunctional Protein, In Chemotherapy-Induced Peripheral Neuropathy
星形胶质细胞升高基因 1 (AEG-1)(一种新型多功能蛋白)在化疗引起的周围神经病变中的作用
  • 批准号:
    10679708
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 134.75万
  • 项目类别:
Selective actin remodeling of sensory neurons for acute pain management
感觉神经元的选择性肌动蛋白重塑用于急性疼痛管理
  • 批准号:
    10603436
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 134.75万
  • 项目类别:
Intra-Articular Drug Delivery Modulating Immune Cells in Inflammatory Joint Disease
关节内药物递送调节炎症性关节疾病中的免疫细胞
  • 批准号:
    10856753
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 134.75万
  • 项目类别:
Validation of Neuropilin-1 receptor signaling in nociceptive processing
伤害感受处理中 Neuropilin-1 受体信号传导的验证
  • 批准号:
    10774563
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 134.75万
  • 项目类别:
Piezo2-mediated neuroplasticity in osteoarthritis
Piezo2 介导的骨关节炎神经可塑性
  • 批准号:
    10752471
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 134.75万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了