Molecular and cellular pathways driving competency for human vagal neural crest specification

驱动人类迷走神经嵴规范能力的分子和细胞途径

基本信息

  • 批准号:
    10727766
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 48.68万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-09-19 至 2025-08-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Abstract/Summary In vitro neural crest-like cells (NCCs) can be generated from human pluripotent stem cells (hPSCs). In response to retinoic acid (RA), NCCs can be patterned towards vagal neural crest identity based on gene expression and based on lineage differentiation capacity. Exciting preliminary data from the lab, acquired through the use of CellTag lineage tracing technology, indicate that the process of vagal identity acquisition actually begins at a very early differentiation stage, prior to RA exposure. Our data suggest the spontaneous appearance of vagal- competent versus non-competent populations during those early differentiation time points. Furthermore, we observed that the competent population exhibits a gene expression pattern that matches cells of the primordial ectoderm in the region that becomes the hindbrain. Understanding the process by which these early vagal- competent precursors are established, as well as the mechanism that maintains and executes vagal competence has broad implications. For NCC specification, an improved understanding of spatial patterning in the cranial region may greatly enhance our ability to generate vagal NCCs for the treatment of diseases such as Hirschsprung’s Disease. Beyond NCC patterning, our study may reveal general mechanisms of axial patterning that impact many other developing embryonic tissues including the CNS. In Aim 1 we propose to use scRNAseq to fully characterize the population that exhibits vagal competence in this system before identifying signals that selectively enrich for these cells using a double reporter hPSC line. In Aim 2 we propose to dissect the mechanism of competence with the ambitious combination of (1) parallel scATAC and scRNA sequencing in a multiomics approach to uncover regions of differential accessibility that account for distinct RA response mechanisms, and (2) application of CRISPR-a and CRISPR-i to test the ability of candidate genes to respectively program or disrupt competence in populations with distinct spatial identities.
摘要/总结 体外神经嵴样细胞 (NCC) 可以从人类多能干细胞 (hPSC) 中产生。 对于视黄酸 (RA),NCC 可以根据基因表达和迷走神经嵴特征进行模式化 基于从实验室获得的令人兴奋的谱系分化能力。 CellTag谱系追踪技术,表明迷走神经身份获取过程实际上始于 非常早期的分化阶段,在 RA 暴露之前,我们的数据表明迷走神经的自发出现。 在这些早期分化时间点,有能力的群体与无能力的群体。 观察到有能力的群体表现出与原始细胞相匹配的基因表达模式 了解这些早期迷走神经的过程。 建立了有能力的前体,以及维持和执行迷走神经能力的机制 对于 NCC 规范具有广泛的影响,加深对颅骨空间模式的理解。 该区域可能会大大增强我们产生迷走神经NCC的能力,用于治疗以下疾病: 除了 NCC 模式外,我们的研究还可能揭示轴向模式的一般机制。 影响许多其他发育中的胚胎组织,包括中枢神经系统。 在目标 1 中,我们建议使用 scRNAseq 来充分表征在这方面表现出迷走神经能力的群体 系统,然后使用双报告 hPSC 系识别选择性富集这些细胞的信号。 2 我们建议通过 (1) 并行 scATAC 的雄心勃勃的组合来剖析能力机制 和 scRNA 测序在多组学方法中揭示差异可及性的区域 不同的RA反应机制,以及(2)应用CRISPR-a和CRISPR-i来测试候选者的能力 基因对各自的程序或破坏具有不同空间特征的人群的能力。

项目成果

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