Cell and Network Disruptions and Associated Pathogenenesis in Tauopathy and Down Syndrome

Tau 蛋白病和唐氏综合症的细胞和网络破坏及相关发病机制

基本信息

  • 批准号:
    9974319
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 66.32万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-04-15 至 2025-03-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

The goal of our studies is to better understand the mechanisms by which tau transmission and neuronal hyperexcitability drive the progression of neurodegeneration in Alzheimer's Disease (AD) Related Dementias (ADRD) that include Down Syndrome (DS) caused by trisomy of chromosome 21 (Ts21). Our studies are in line with the goals of RFA PAR-18-706 because we will focus on understanding “mechanisms underlying selective cell sensitivity to tau cell-to-cell spread in circuitry.” The foundation of our studies is that tau is a prime culprit in pathogenesis of ADRDs such as DS because tau is a major component of neurofibrillary tangles in DS brains and polymorphisms in the tau gene MAPT increase risk of AD and AD in Ts21 patients. Neuropathology in ADRD follows a temporal and spatial progression in brain, and there is growing evidence that the progressive neurodegeneration in ADRD is due to transsynaptic spread of tau via connected neurons. In addition to tau, neuronal hyperexcitability can occur at early stages of ADRD, and some have proposed that network dysfunction may be a driving force for neurodegeneration in ADRDs. We will investigate if altered neuronal activity due to overexpression of amyloid precursor protein (APP) caused by Ts21 contributes to the transsynaptic spread of tau, increasing the rate of neurodegeneration. We will use a multidisciplinary approach to study how APP overexpression found in ADRDs affects transmission of tau and impacts human brain circuitry. We will co-culture organoids and transplant human iPSC-derived cortical neurons from ADRD patients (tauP301L or Ts21) with control human cortical organoids or human fetal cortical slices and monitor the impact on neuronal circuits using a novel time lapse, imaging platform, four-dimensional robotic microscopy (4DRM). 4DRM will track functional properties of individual neurons in 4D in human primary brain slices over weeks, to give insight into how APP overexpression, hyperexcitability, and tau transmission interact to cause neurodegeneration. The ability to monitor neuronal circuitry in organoids and human brain slices longitudinally is innovative and critical in studying the slow degenerative processes that may be induced by tau transmission. We will use 4DRM in combination with multivariate Cox proportional hazards analysis to determine if network hyperexcitability and tau aggregation is detrimental, beneficial or inconsequential towards neuronal survival. To complement these in vitro studies, we developed an in vivo whole animal model of tauopathy in which transgenic zebrafish larvae overexpress human tauP301L in their nervous system and use 4DRM to monitor neuronal circuitry in the living animals. The GFP-tauP301L zebrafish model shows increased p-tau but no overt neuronal dysfunction, or neurodegeneration. When hyperexcitability is induced, the fish display sensitivity to neuronal death and behavioral signs of neurodegeneration. With this model, we will investigate the effect of hyperexcitability on aggregation of tau and mechanisms of tau transmission in vivo. By understanding mechanisms of tau transmission, we can develop strategies to block spread of neuropathology to slow the progression of AD.
我们研究的目的是更好地了解 tau 蛋白传递和神经元过度兴奋驱动阿尔茨海默病 (AD) 相关痴呆症神经退行性病变进展的机制 (ADRD),包括由 21 号染色体三体 (Ts21) 引起的唐氏综合症 (DS)。 符合 RFA PAR-18-706 的目标,因为我们将重点了解“选择性细胞对电路中 tau 细胞间扩散敏感的机制”。我们研究的基础是 tau 是 ADRD 发病机制的罪魁祸首。例如 DS,因为 tau 是 DS 大脑中神经原纤维缠结的主要组成部分,并且 tau 基因 MAPT 的多态性会增加 AD 和 AD 的风险Ts21 患者的神经病理学遵循大脑的时间和空间进展,并且越来越多的证据表明 ADRD 中的进行性神经变性是由于 tau 通过连接的神经元进行突触扩散所致。除了 tau 之外,神经元过度兴奋也可能发生在 ADRD 的早期阶段。 ADRD,一些人提出网络功能障碍可能是 ADRD 神经退行性变的驱动力,我们将研究是否由于淀粉样前体蛋白 (APP) 的过度表达而导致神经活动改变。 Ts21 有助于 tau 的跨突触扩散,增加神经变性的发生率。我们将使用多学科方法来研究 ADRD 中的 APP 过度表达如何影响 tau 的传输并影响人脑回路。我们将共培养类器官并移植人类 iPSC。使用对照人皮质类器官或人胎儿皮质切片从 ADRD 患者(tauP301L 或 Ts21)衍生皮质神经元,并监测对神经元的影响使用新颖的延时成像平台、四维机器人显微镜 (4DRM) 的电路将在数周内跟踪人类初级大脑切片中 4D 中单个神经元的功能特性,以深入了解 APP 过度表达、过度兴奋性和 tau 蛋白传递。纵向监测类器官和人脑切片中的神经元回路的能力对于研究 tau 传输可能引起的缓慢退行性过程至关重要。将使用 4DRM 与多变量 Cox 比例风险分析相结合,以确定网络过度兴奋性和 tau 聚集对神经元存活是否有害、有益或无关紧要。为了补充这些体外研究,我们开发了一种 tau 蛋白病的体内整体动物模型,其中转基因斑马鱼。幼虫在其神经系统中过度表达人类 tauP301L,并使用 4DRM 监测活体动物的神经元回路。 GFP-tauP301L 斑马鱼模型显示 p-tau 增加,但没有明显的神经元功能障碍或神经变性。当诱导过度兴奋时,鱼表现出对神经元死亡和神经变性行为迹象的敏感性。通过该模型,我们将研究过度兴奋对聚集的影响。 tau 和 tau 蛋白在体内的传递机制 通过了解 tau 蛋白的传递机制,我们可以制定策略来阻止神经病理学的传播,从而减缓 AD 的进展。

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 }}

STEVEN M FINKBEINER其他文献

STEVEN M FINKBEINER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('STEVEN M FINKBEINER', 18)}}的其他基金

Image Tools for Computational Cellular Barcoding and Automated Annotation
用于计算细胞条形码和自动注释的图像工具
  • 批准号:
    10552638
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 66.32万
  • 项目类别:
Image Tools for Computational Cellular Barcoding and Automated Annotation
用于计算细胞条形码和自动注释的图像工具
  • 批准号:
    10367874
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 66.32万
  • 项目类别:
Role of central and peripheral immune crosstalk in FTD-Grn neurodegeneration
中枢和外周免疫串扰在 FTD-Grn 神经变性中的作用
  • 批准号:
    10514263
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 66.32万
  • 项目类别:
Cell and Network Disruptions and Associated Pathogenenesis in Tauopathy and Down Syndrome
Tau 蛋白病和唐氏综合症的细胞和网络破坏及相关发病机制
  • 批准号:
    10599756
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 66.32万
  • 项目类别:
Cell and Network Disruptions and Associated Pathogenenesis in Tauopathy and Down Syndrome
Tau 蛋白病和唐氏综合症的细胞和网络破坏及相关发病机制
  • 批准号:
    10377486
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 66.32万
  • 项目类别:
Cell and Network Disruptions and Associated Pathogenenesis in Tauopathy and Down Syndrome
Tau 蛋白病和唐氏综合症的细胞和网络破坏及相关发病机制
  • 批准号:
    10601035
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 66.32万
  • 项目类别:
Understanding the molecular mechanisms that contribute to neuropsychiatric symptoms in Alzheimer Disease
了解导致阿尔茨海默病神经精神症状的分子机制
  • 批准号:
    10406707
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 66.32万
  • 项目类别:
Understanding the molecular mechanisms that contribute to neuropsychiatric symptoms in Alzheimer Disease
了解导致阿尔茨海默病神经精神症状的分子机制
  • 批准号:
    10651757
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 66.32万
  • 项目类别:
Understanding the molecular mechanisms that contribute to neuropsychiatric symptoms in Alzheimer Disease
了解导致阿尔茨海默病神经精神症状的分子机制
  • 批准号:
    10450771
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 66.32万
  • 项目类别:
Understanding the molecular mechanisms that contribute to neuropsychiatric symptoms in Alzheimer Disease
了解导致阿尔茨海默病神经精神症状的分子机制
  • 批准号:
    10599548
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 66.32万
  • 项目类别:

相似国自然基金

多氯联苯与机体交互作用对生物学年龄的影响及在衰老中的作用机制
  • 批准号:
    82373667
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于年龄和空间的非随机混合对性传播感染影响的建模与研究
  • 批准号:
    12301629
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
母传抗体水平和疫苗初种年龄对儿童麻疹特异性抗体动态变化的影响
  • 批准号:
    82304205
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    20 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
运动状态下代谢率的年龄变化特征及对人体热舒适的影响研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于堆叠式集成学习探索人居环境对生物学年龄的影响
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Executive functions in urban Hispanic/Latino youth: exposure to mixture of arsenic and pesticides during childhood
城市西班牙裔/拉丁裔青年的执行功能:童年时期接触砷和农药的混合物
  • 批准号:
    10751106
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 66.32万
  • 项目类别:
The Proactive and Reactive Neuromechanics of Instability in Aging and Dementia with Lewy Bodies
衰老和路易体痴呆中不稳定的主动和反应神经力学
  • 批准号:
    10749539
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 66.32万
  • 项目类别:
RP1 Screen 2 Prevent
RP1 屏蔽 2 预防
  • 批准号:
    10595901
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 66.32万
  • 项目类别:
Stopping Hydroxychloroquine In Elderly Lupus Disease (SHIELD)
停止使用羟氯喹治疗老年狼疮病 (SHIELD)
  • 批准号:
    10594743
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 66.32万
  • 项目类别:
Identifying and testing a tailored strategy to achieve equity in blood pressure control in PACT
确定并测试量身定制的策略,以在 PACT 中实现血压控制的公平性
  • 批准号:
    10538513
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 66.32万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了