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:9912373
- 负责人:
- 金额:$ 48.58万
- 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:AgonistAwardBehaviorBehavioralBenchmarkingBiologicalBiological AssayBlindedBrainCRISPR/Cas technologyCalciumCellsChildClinicalColoradoCommunitiesDevelopmentDiseaseDrug resistanceElectrodesElectrophysiology (science)ElementsEpilepsyEtiologyExhibitsFailureFamilyFunctional disorderGene MutationGenerationsGeneticGoalsHumanImageImaging TechniquesImpairmentInvestigationLarvaLibrariesLocomotionMetabolic dysfunctionMicrofluidicsModelingMutationNational Institute of Neurological Disorders and StrokePatientsPharmaceutical ChemistryPharmaceutical PreparationsPharmacologyPharmacology StudyPhenotypeResearchResistanceResolutionSeizuresSerotoninSignal PathwaySocial DevelopmentSodium ChannelTechniquesTechnologyTimeTransgenic OrganismsWorkZebrafishanaloganalysis pipelinebaseblindcalcium indicatorchildhood epilepsycomorbidityconfocal imagingde novo mutationdesigndravet syndromedrug candidatedrug developmentdrug discoverydrug use screeningeffective therapyexcitatory neurongenome editinghigh riskhigh-throughput drug screeningimprovedin vivoinhibitory neuroninsightkinase inhibitorloss of functionmultidisciplinarymutantneural 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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