The roles of lipid metabolism in the maintenance of hematopoietic stem cells

脂质代谢在造血干细胞维持中的作用

基本信息

  • 批准号:
    9857923
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 14.23万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2013
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2013-04-01 至 2022-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

ABSTRACT The symmetry of stem cell division is one of the most fundamental questions in stem cell biology, and a leading goal of our research is identification of the key metabolic pathways that regulate hematopoietic stem cell (HSC) fate. We hypothesize that lipid metabolism contributes to HSC maintenance through precise control of division patterns. Single-cell approaches have identified the enhanced clearance of damaged mitochondria by fatty acid oxidation as an important mechanism of the self-renewing expansion of HSCs. However, our understanding of the relationship between HSC self-renewal and lipid metabolism is limited, as analyses of individual HSC division patterns have been hindered by both the heterogeneity of available HSC-enriched fractions and the technical challenges of imaging HSC fate in vivo. In addition, the number of cells required for full metabolomics analysis of rare populations of HSCs has proven prohibitive. To examine the activity upstream of fatty acid oxidation in HSCs, we have generated hematopoietic-specific conditional knockout mice for key genes impacting fatty acid oxidation pathway and/or fatty acid flow. A new biosensor for assessment of fatty acid oxidation activity in live cells has likewise been established to determine the metabolic modes which are most relevant to the controlled equilibrium of HSCs, and the gene-expression oriented bioinformatics tool, graphite, has been adapted to identify specific metabolite-dependent pathways. In order to illuminate the behavior of individual HSCs in vivo, we have established new technical regimens which include prospective isolation of HSCs with high purity based on Tie2 positivity, a local transplantation technique which delivers a single HSC under multiphoton microscopy guidance into the bone marrow of a live mouse, and micropipette aspiration to extract single cells after division directly from the bone marrow for functional or transcriptomic assay. Our project will utilize these advances to test our hypothesis regarding the roles of lipid metabolism in HSC fate choice. This in turn will facilitate novel therapeutic strategies for shifting the division balance of HSCs toward self-renewal through metabolic manipulation, and possibly contribute to improved clinical outcomes after HSC transplantation for non-malignant blood diseases. Thus, the goals of this proposal are three-fold: (1) In Aim 1, we will investigate the function of mitochondrial fatty acid oxidation in HSC division symmetry and explore a potential source of fatty acids to fulfill the requirements of HSCs; (2) In Aim 2, we will use the biosensor to identify key downstream metabolic targets of fatty acid metabolism for HSC fate and explore the measurement of the cellular metabolome in HSCs; and (3) finally, we propose in Aim 3 to directly examine in vivo HSC division symmetry, and the resulting division balance of fatty acid oxidation-defective HSCs will show definitively the in vivo relevance of fatty acid metabolism to HSC fate. If successful, the proposed research will positively impact the HSC field by providing a deeper understanding of the metabolic cues governing HSC fate decisions.
抽象的 干细胞分裂的对称性是干细胞生物学中最基本的问题之一,也是领先的 我们研究的目标是确定调节造血干细胞的主要代谢途径(HSC) 命运。我们假设脂质代谢通过精确控制分裂有助于HSC维持 模式。单细胞方法已经确定了通过脂肪酸损坏的线粒体的清除率 氧化是HSC自我更新扩张的重要机制。但是,我们对 HSC自我更新与脂质代谢之间的关系有限,因为单个HSC分裂的分析 可用的HSC增益分数和技术的异质性都阻碍了模式 体内成像HSC命运的挑战。此外,完整代谢组学分析所需的细胞数量 HSC的罕见人群已被证明是过分的。检查脂肪酸氧化上游的活性 HSC,我们为影响脂肪酸的关键基因产生了造血特异性条件敲除小鼠 氧化途径和/或脂肪酸流。用于评估脂肪酸氧化活性的新生物传感器 同样建立了细胞以确定与受控的最相关的代谢模式 HSC的平衡以及面向基因表达的生物信息学工具石墨已被调整以识别 特定代谢物依赖性途径。为了阐明体内单个HSC的行为,我们有 建立的新技术方案,包括基于TIE2的高纯度的前瞻性隔离HSC 阳性,一种局部移植技术,在多光子显微镜指导下提供单个HSC 进入活小鼠的骨髓,并在直接分裂后提取单个细胞 从骨髓进行功能或转录组测定。我们的项目将利用这些进步来测试我们的 关于脂质代谢在HSC命运选择中的作用的假设。反过来,这将有助于新颖的治疗 通过代谢操作将HSC平衡转移到自我更新的策略,并 HSC移植后,可能有助于改善非恶性血液疾病的临床结果。 因此,该提案的目标是三个折叠:(1)在AIM 1中,我们将研究线粒体脂肪的功能 HSC分裂对称中的酸氧化并探索脂肪酸的潜在来源以满足需求 HSC; (2)在AIM 2中,我们将使用生物传感器来识别脂肪酸下游代谢靶标 HSC命运的代谢并探索HSC中细胞代谢组的测量; (3)最后,我们 提议在AIM 3中直接检查体内HSC分裂对称性和最终的脂肪平衡 酸氧化缺陷的HSC将明确显示脂肪酸代谢与HSC命运的体内相关性。如果 成功的研究将通过对HSC领域产生积极影响,通过更深入地了解HSC领域 管理HSC命运决定的代谢提示。

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 }}

Keisuke Ito其他文献

Keisuke Ito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('Keisuke Ito', 18)}}的其他基金

Single cell approach to uncovering factors regulating HSC division symmetry in vivo
单细胞方法揭示体内调节 HSC 分裂对称性的因素
  • 批准号:
    9425824
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 14.23万
  • 项目类别:
Single cell approach to uncovering factors regulating HSC division symmetry in vivo
单细胞方法揭示体内调节 HSC 分裂对称性的因素
  • 批准号:
    9979865
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 14.23万
  • 项目类别:
Single cell approach to uncovering factors regulating HSC division symmetry in vivo
单细胞方法揭示体内调节 HSC 分裂对称性的因素
  • 批准号:
    10208868
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 14.23万
  • 项目类别:
Epigenetic regulation by microRNA of MDS pathogenesis
MicroRNA对MDS发病机制的表观遗传调控
  • 批准号:
    9857819
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 14.23万
  • 项目类别:
Epigenetic regulation by microRNA of MDS pathogenesis
MicroRNA对MDS发病机制的表观遗传调控
  • 批准号:
    9096068
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 14.23万
  • 项目类别:
Epigenetic regulation by microRNA of MDS pathogenesis
MicroRNA对MDS发病机制的表观遗传调控
  • 批准号:
    8611386
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 14.23万
  • 项目类别:
Epigenetic regulation by microRNA of MDS pathogenesis
MicroRNA对MDS发病机制的表观遗传调控
  • 批准号:
    9314542
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 14.23万
  • 项目类别:
Epigenetic regulation by microRNA of MDS pathogenesis
MicroRNA对MDS发病机制的表观遗传调控
  • 批准号:
    9135832
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 14.23万
  • 项目类别:
The roles of lipid metabolism in the maintenance of hematopoietic stem cells
脂质代谢在造血干细胞维持中的作用
  • 批准号:
    8481961
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 14.23万
  • 项目类别:
The roles of lipid metabolism in the maintenance of hematopoietic stem cells
脂质代谢在造血干细胞维持中的作用
  • 批准号:
    9906877
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 14.23万
  • 项目类别:

相似国自然基金

转录因子BnbZIP24介导脂质代谢调控甘蓝型油菜抗菌核病的机制研究
  • 批准号:
    32302304
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于空间代谢特征解析活性脂质HAL1介导的YAP相关力学信号传导在胰腺癌侵袭转移中的作用机制研究
  • 批准号:
    82373074
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    46 万元
  • 项目类别:
    面上项目
甘草炙吴茱萸通过AHR重构胆汁酸肝肠循环-脂质代谢稳态缓解肝毒性的作用机制研究
  • 批准号:
    82304724
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
桃元饮通过Metrnl/AMPK调控脂质代谢重编程治疗心梗后心衰的作用机制研究
  • 批准号:
    82304983
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
纳米盘调控脂质代谢稳态用于改善糖尿病肾病炎性损伤研究
  • 批准号:
    82304422
  • 批准年份:
    2023
  • 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

The roles and mechanisms of inflammation resolution in the development of Rheumatoid Arthritis
炎症消退在类风湿关节炎发展中的作用和机制
  • 批准号:
    10733789
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 14.23万
  • 项目类别:
Novel Roles of Cullin-RING E3 Ligases in Liver Pathophysiology
Cullin-RING E3 连接酶在肝脏病理生理学中的新作用
  • 批准号:
    10557704
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 14.23万
  • 项目类别:
Elucidating roles of microglial lipid droplets in neurodegeneration
阐明小胶质细胞脂滴在神经退行性变中的作用
  • 批准号:
    10605044
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 14.23万
  • 项目类别:
Key roles of mono-unsaturated fatty acids in lipid metabolism and lipid-dependent signalling
单不饱和脂肪酸在脂质代谢和脂质依赖性信号传导中的关键作用
  • 批准号:
    RGPIN-2019-06738
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 14.23万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Novel Roles for Phospholipids in Regulating Placental Function and in the Delivery of DHA to the Fetal Brain.
磷脂在调节胎盘功能和向胎儿大脑输送 DHA 方面的新作用。
  • 批准号:
    10363536
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 14.23万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了