NMDAR Mutations & Neurodevelopmental Disorder: from Mechanism to Targeted Therapy

NMDAR 突变

基本信息

  • 批准号:
    10388107
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 33.2万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2015
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2015-04-01 至 2026-03-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

ABSTRACT N-methyl-D-aspartate receptors (NMDARs) are ligand-gated ion channels that mediate the slow component of excitatory post-synaptic currents and play important roles in normal brain function. Genetic variations in GRIN genes, which encode the GluN subunits, are linked to neurodevelopmental disorders, including epileptic encephalopathy, autism, and intellectual disability, which carry devastating mental and economic consequences for the individuals, their families, and society. Following the first report on disease- causing GRIN variants in 2010, a large number of human variants (>300) in GRIN genes have been identified in pediatric patients with various neurologic problems. Our studies in the previous funding cycle indicated that similar phenotypes (i.e. seizures) could result from both gain-of-function (GoF) and loss-of-function variants (LoF) in the same gene. Our work also revealed that different GRIN variants present differential sensitivity to FDA-approved drugs, and there are divergent responses to the same treatment among three unrelated patients hosting the same variant in “N of 1” trials. The proposed experiments will provide the first detailed evaluation of circuit function following LoF and GoF NMDAR at different developmental stages, and address how the two opposite effects on NMDARs might generate a similar phenotype. These studies will define a critical window in which circuit connections relevant for aberrant activity are established, and will advance opportunities for personalized medicine by suggesting new therapeutic strategies for mitigation of functional changes. Specific Aim 1: Functional assessment of newly identified disease-associated GRIN variants and evaluation of GRIN2A variants in the general population. We will analyze the functional properties of all newly published and unpublished disease-associated GRIN variants in the understudied regions of the receptors. We will determine the relationship between protein function and allelic frequency in healthy individuals, and evaluate the idea that variation of intolerant genes can act as risk factors for neurological disorders. Specific Aim 2: How does the loss of NMDAR activity promote network hyperexcitability and induce epileptic phenotypes? We will evaluate in vivo knockin mice hosting two LoF variants and GluN2A knockout mice to explore whether loss of NMDAR function reduces synaptic inhibition and leads to network hyperexcitability. Specific Aim 3: What is the mechanism of gain-of-function GRIN variant-associated early-onset epileptic encephalopathy? We will use in vivo knockin mouse models for three GoF GRIN variants to determine whether enhanced NMDAR function drives seizures and early-onset epileptic encephalopathy. Specific Aim 4: How can GRIN/NMDAR channelopathies best be treated? We will screen ~2,000 FDA- approved drugs for their ability to rectify GRIN variant-induced hyperexcitability. We will evaluate actions of FDA-approved drugs on transgenic mice to determine if the excitation/inhibition imbalance can be restored.
抽象的 N-甲基-D-天冬氨酸接收器(NMDAR)是配体门控离子通道,介导慢 兴奋后突触电流的成分,并在正常的大脑功能中起重要作用。遗传 编码Glun亚基的笑基因的变化与神经发育障碍有关, 包括癫痫性脑病,自闭症和智力障碍,这些残疾具有毁灭性的心理和 对个人,家人和社会的经济后果。遵循有关疾病的第一份报告 - 在2010年引起笑容变种,已经鉴定出大量的人类变体(> 300) 在患有各种神经系统问题的小儿患者中。我们在上一个资金周期中的研究表明 类似的表型(即癫痫发作)可能是由于功能获得(GOF)和功能丧失变体引起的 (LOF)在同一基因中。我们的工作还表明,不同的笑容变体对 FDA批准的药物,对三名无关患者的同一治疗有不同的反应 在“ 1个”试验中托管相同的变体。拟议的实验将提供第一个详细评估 LOF和GOF NMDAR的电路功能在不同的发育阶段,并解决两者如何 对NMDAR的相反影响可能会产生类似的表型。这些研究将定义一个关键窗口 建立了与异常活动相关的哪些电路连接,并将促进机会 个性化医学,提出缓解功能变化的新治疗策略。 特定目的1:对新确定的疾病相关的笑容变种的功能评估和评估 Grin2a普通人群中的变体。我们将分析所有新发布的功能属性 和未发表的疾病相关的笑容变体在接收者的理解区域中。我们将 确定健康个体中蛋白质功能与等位基因频率之间的关系,并评估 不耐受基因变异的想法可以充当神经系统疾病的危险因素。 特定目标2:NMDAR活动的丧失如何促进网络过度兴奋并诱导癫痫发作 表型?我们将评估主持两种LOF变体和Glun2a敲除小鼠的体内敲除小鼠 探索NMDAR功能的丧失是否会减少突触抑制并导致网络过度刺激性。 特定目的3:功能获得的笑容变体相关的早期癫痫发作的机制是什么 脑病?我们将在三个GOF笑变体中使用体内敲蛋白鼠标模型来确定 增强的NMDAR功能是否驱动癫痫发作和早期发作的癫痫性脑病。 特定目标4:如何最好地治疗笑容/nmdar的通道病?我们将筛选约2,000 fda- 批准的药物能够纠正笑容变体引起的过度兴奋性的能力。我们将评估 FDA批准的药物在转基因小鼠上,以确定是否可以恢复兴奋/抑制失衡。

项目成果

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