Mendelian inheritance of artificial chromosomes

人工染色体的孟德尔遗传

基本信息

  • 批准号:
    10666591
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 116.96万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-09-10 至 2026-06-30
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Synthetic mammalian artificial chromosomes (MACs) represent a new frontier in genome technology, with the potential to transform chromosome and synthetic biology and stimulate the development of numerous radical advances in medicine. Human Genome Project-Write aims to generate an entire set of synthetic human chromosomes. Short of this ambitious goal, MACs have enormous potential for breakthroughs in biotechnology and medicine, such as creating humanized animal models for drug development or for harvesting patient- personalized organs for transplantation. Furthermore, building MACs from minimal components will advance our fundamental understanding of what comprises a mammalian chromosome. As vehicles for genetic inheritance, fully functional chromosomes are faithfully transmitted through mitosis and the specialized meiotic divisions underlying eukaryotic sexual reproduction and Mendelian inheritance. Our goal is to construct the first MACs that achieve faithful inheritance through the germline, using mouse as a model system. One obstacle is the centromere, the locus on each chromosome that directs transmission through both mitosis and meiosis. Because mammalian centromeres are not encoded in the DNA sequence, it is unclear how to build synthetic chromosomes containing this crucial element. There are additional challenges to create MACs that pair and recombine as homologous chromosomes in meiosis. To solve these problems, we will hijack the existing cellular machinery for assembling centromere chromatin and incorporate additional genetic elements to ensure meiotic pairing and recombination. This effort requires innovation at multiple levels: designing MAC vectors encoding key functional elements, assembling large synthetic DNA constructs, and ultimately creating animals to test MACs in vivo. The proposed work builds on recent advances from the co-investigators’ teams in all of these areas, and we have key tools and expertise in place to build the necessary DNA templates, introduce them into embryos, analyze the outcomes, and develop alternative strategies as necessary. The most meaningful preliminary data would be to show a synthetic artificial chromosome that is successfully transmitted through mitosis and meiosis in vivo, but achieving this step is a major goal of our proposal and will require substantial investment of time and effort. Thus, we are requesting support for this project without the preliminary data that would demonstrate high likelihood of success, justifying consideration of our proposal as part of the T-R01 mechanism. We use mouse as a relatively rapid and tractable mammalian model system with outstanding opportunities for testing and debugging MACs, and our advances should readily transfer to other species for applications in biotechnology and medicine. Success in this project will represent a quantum leap in the development of synthetic artificial chromosome that are fully functional in vivo, providing unprecedented genome engineering capabilities in animal models and enabling diverse synthetic biology applications.
合成哺乳动物人工染色体(MAC)代表基因组技术的新边界, 有可能改变染色体和合成生物学并刺激众多的发展 激进的医学进步。人类基因组项目 - 旨在产生一组合成人类 染色体。除了这个雄心勃勃的目标之外,MAC具有巨大的生物技术突破潜力 和医学,例如为药物开发或收集患者创建人性化动物模型 - 个性化器官进行移植。此外,从最小组件中构建Mac将推进 我们对包含哺乳动物染色体的内容的基本理解。 作为遗传遗传的车辆,通过 有丝分裂和真核有性繁殖的专门减数分裂分裂和Mendelian 遗产。我们的目标是构建通过种系实现忠实继承的第一批Mac,使用 鼠标作为模型系统。一个障碍是丝粒,每个染色体的座位 通过有丝分裂和减数分裂的传播。因为哺乳动物的丝粒未编码在DNA中 序列,尚不清楚如何构建包含此关键元素的合成染色体。有 在减数分裂中,创建将MAC与同源染色体配对并重组的MAC面临的其他挑战。到 解决这些问题,我们将劫持现有的蜂窝机械来组装中心粒染色质和 纳入其他遗传元素,以确保减数分裂和重组。 这项工作需要在多个层面上进行创新:设计编码密钥功能的Mac向量 元素,组装大型合成DNA构建体,并最终创建动物在体内测试MAC。 拟议的工作是建立在所有这些领域的共同投资者团队的最新进展的基础上的,我们 拥有关键工具和专业知识来构建必要的DNA模板,将其引入胚胎, 分析结果,并根据需要制定替代策略。最有意义的初步数据 将显示一个合成的人造染色体,该染色体通过有丝分裂和减数分裂成功地传播 体内,但是实现这一步骤是我们提议的主要目标,将需要大量时间投资 和努力。这是我们要求对该项目的支持,而没有初步数据 成功的可能性很大,证明我们的提议是T-R01机制的一部分。 我们将鼠标用作相对较快且可进行的哺乳动物模型系统,并具有出色的 测试和调试Mac的机会,我们的进步应轻易转移到其他物种 生物技术和医学中的应用。该项目的成功将代表 开发体内功能齐全的合成人造染色体,提供前所未有的 动物模型中的基因组工程能力并实现潜水员合成生物学应用。

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 }}

Ben E. Black其他文献

Remodeling of inner kinetochore components at mitotic onset is required for chromosome segregation
  • DOI:
    10.1016/j.bpj.2023.11.2240
  • 发表时间:
    2024-02-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    Praveen Kumar Allu;Lucie Y. Guo;Rachel M. Lackner;David M. Chenoweth;Ben E. Black
  • 通讯作者:
    Ben E. Black
A PARP2-specific active site α-helix melts upon DNA damage-induced enzymatic activation
  • DOI:
    10.1016/j.bpj.2023.11.2128
  • 发表时间:
    2024-02-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    Emily S. Smith;Ramya Billur;Marie-France Langelier;John Pascal;Ben E. Black
  • 通讯作者:
    Ben E. Black
A high-resolution look at fresh human brain vitrified directly from autopsy using cryo-electron tomography with cryo-plasma focused ion beam milling
  • DOI:
    10.1016/j.bpj.2023.11.1192
  • 发表时间:
    2024-02-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    Benjamin C. Creekmore;Kathryn Kixmoeller;Ben E. Black;Edward B. Lee;Yi-Wei Chang
  • 通讯作者:
    Yi-Wei Chang
A PARP2-specific active site α-helix melts to permit DNA damage-induced enzymatic activation
PARP2 特异性活性位点 α 螺旋熔化以允许 DNA 损伤诱导的酶激活
  • DOI:
  • 发表时间:
    2024
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Emily S. Smith;Ramya Billur;M. Langelier;T. Talele;John Pascal;Ben E. Black
  • 通讯作者:
    Ben E. Black
Architecture of the human kinetochore on intact mitotic chromosomes
  • DOI:
    10.1016/j.bpj.2023.11.1999
  • 发表时间:
    2024-02-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    Kathryn Kixmoeller;Yi-Wei Chang;Ben E. Black
  • 通讯作者:
    Ben E. Black

Ben E. Black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('Ben E. Black', 18)}}的其他基金

Core 2: Mammalian Artificial Chromosome (MAC)
核心 2:哺乳动物人工染色体 (MAC)
  • 批准号:
    10626286
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 116.96万
  • 项目类别:
Tuning PARP-1 retention and release on DNA breaks
调节 DNA 断裂时 PARP-1 的保留和释放
  • 批准号:
    10363534
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 116.96万
  • 项目类别:
Tuning PARP-1 retention and release on DNA breaks
调节 DNA 断裂时 PARP-1 的保留和释放
  • 批准号:
    10581522
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 116.96万
  • 项目类别:
Mendelian inheritance of artificial chromosomes
人工染色体的孟德尔遗传
  • 批准号:
    10487450
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 116.96万
  • 项目类别:
Mendelian inheritance of artificial chromosomes
人工染色体的孟德尔遗传
  • 批准号:
    10272686
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 116.96万
  • 项目类别:
Centromere identity, strength, and regulation
着丝粒的身份、强度和调节
  • 批准号:
    10368979
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 116.96万
  • 项目类别:
Centromere identity, strength, and regulation
着丝粒的身份、强度和调节
  • 批准号:
    10175347
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 116.96万
  • 项目类别:
Structural biology and molecular biophysics training program
结构生物学和分子生物物理学培训计划
  • 批准号:
    10630348
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 116.96万
  • 项目类别:
Centromere identity, strength, and regulation
着丝粒的身份、强度和调节
  • 批准号:
    9896871
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 116.96万
  • 项目类别:
Structural biology and molecular biophysics training program
结构生物学和分子生物物理学培训计划
  • 批准号:
    10192759
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 116.96万
  • 项目类别:

相似国自然基金

髋关节撞击综合征过度运动及机械刺激动物模型建立与相关致病机制研究
  • 批准号:
    82372496
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    48 万元
  • 项目类别:
    面上项目
利用碱基编辑器治疗肥厚型心肌病的动物模型研究
  • 批准号:
    82300396
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30.00 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
利用小型猪模型评价动脉粥样硬化易感基因的作用
  • 批准号:
    32370568
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
丁苯酞通过调节细胞异常自噬和凋亡来延缓脊髓性肌萎缩症动物模型脊髓运动神经元的丢失
  • 批准号:
    82360332
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    31.00 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
APOBEC3A驱动膀胱癌发生发展的动物模型及其机制研究
  • 批准号:
    82303057
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30.00 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Effects of tACS on alcohol-induced cognitive and neurochemical deficits
tACS 对酒精引起的认知和神经化学缺陷的影响
  • 批准号:
    10825849
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 116.96万
  • 项目类别:
Impact of tissue resident memory T cells on the neuro-immune pathophysiology of anterior eye disease
组织驻留记忆 T 细胞对前眼疾病神经免疫病理生理学的影响
  • 批准号:
    10556857
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 116.96万
  • 项目类别:
Endothelial Cell Reprogramming in Familial Intracranial Aneurysm
家族性颅内动脉瘤的内皮细胞重编程
  • 批准号:
    10595404
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 116.96万
  • 项目类别:
Anti-flavivirus B cell response analysis to aid vaccine design
抗黄病毒 B 细胞反应分析有助于疫苗设计
  • 批准号:
    10636329
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 116.96万
  • 项目类别:
The Role of Glycosyl Ceramides in Heart Failure and Recovery
糖基神经酰胺在心力衰竭和恢复中的作用
  • 批准号:
    10644874
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 116.96万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了