Targeting TREM2 AD/ADRD risk and immunometabolism in human microglia
靶向人类小胶质细胞中的 TREM2 AD/ADRD 风险和免疫代谢
基本信息
- 批准号:10726661
- 负责人:
- 金额:$ 42.49万
- 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:2023-09-01 至 2025-08-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:Abeta clearanceAddressAgeAgingAlzheimer&aposs DiseaseAlzheimer&aposs disease pathologyAlzheimer&aposs disease related dementiaAlzheimer&aposs disease riskAmyloid beta-ProteinAnimalsAttenuatedBioenergeticsBrainCellsClinicalClinical TrialsCoenzyme Q10ComplexConsumptionCountryCuesDataDefectDementiaDevelopmentDiseaseElectron Transport Complex IIIEnergy MetabolismEnvironmentEnvironmental Risk FactorEnzymesEvaluationExtracellular SpaceFemaleGenesGeneticGenetic TranscriptionGenus HippocampusGlycolysisGoalsHMGB1 geneHeritabilityHeterozygoteHumanImmuneImmune responseImmunologic ReceptorsImpairmentIndividualInflammatoryInterventionInvestigationKnock-outLate Onset Alzheimer DiseaseLinkMeasuresMetabolicMicrogliaMitochondriaModelingMolecularMusNOS2A geneNitric OxideOxidoreductasePatternPersonsPhagocytesPhagocytosisPharmaceutical PreparationsPhenotypeProteinsQuinonesRespiratory ChainRiskRisk FactorsSignal TransductionSingle Nucleotide PolymorphismSiteTLR4 geneTREM2 geneTestingTherapeutic InterventionTraumatic Brain InjuryVariantabeta accumulationagedanalogapolipoprotein E-4brain cellcell typedementia riskdisabilityexperimental studyextracellulargenetic risk factorgenetic varianthuman subjectidebenonein vivoindividual variationinduced pluripotent stem cellinnovationmalenano-stringneuroinflammationnovelpreservationreceptor for advanced glycation endproductsrespiratoryresponserisk varianttranscriptomicstranslational potentialtreatment strategy
项目摘要
Project Summary
Traumatic brain injury (TBI) and Alzheimer’s disease (AD) cause long-term disability and dementia that
afflict millions of individuals. Both TBI and hypomorphic variants of TREM2, a gene exclusively expressed by
microglia in the brain, increase spontaneous AD risk. High Mobility Group Box 1 (HMGB1) protein is a protein
that increases extracellularly with age and following TBI that initiates pro-inflammatory signaling in microglia, the
innate immune cells of the brain. This proposal will test the central hypothesis that idebenone restores Aβ
phagocytosis capacity and the baseline and HMGB1-reactive transcriptomic signatures of TREM2-deficient
human microglia by rescuing mitochondrial bioenergetic function. TREM2 is required for homeostatic functions
of microglia, including their phagocytic capacity for clearing amyloid-β (Aβ) aggregates linked to AD pathology.
However, because deficient TREM2 signaling is only a risk factor, lifetime environmental factors, which may
include TBI and age-associated changes, are required for AD manifestation. Metabolic alterations in response
to exogenous cues rewire how various immune cell types, including microglia, interact with their environment.
The primary goals of this proposal are to: i) elucidate site(s) of mitochondrial respiratory chain impairment in
human induced pluripotent stem cell (iPSC)-derived microglia-like cells that are TREM2 signaling-deficient, ii)
determine whether the clinically safe compound idebenone rescues mitochondrial bioenergetic function, the
transcriptional response to aging/TBI-relevant HMGB1 stimulation, or impaired Aβ phagocytosis in human
TREM2-deficient microglia-like cells (hereafter referred to simply as microglia), iii) begin to evaluate individual
human variability in male and female microglial responses to TBI- and AD-relevant inflammatory stimulation, and
iv) begin to evaluate individual variability in the ability of human microglia to enzymatically reduce idebenone to
its active form, idebenol. These goals logically build on the lab’s previous lines of investigation by evaluating TBI-
relevant microglial immune responses in tandem with a genetic AD risk factor in human cells and testing whether
a clinically safe mitochondria-targeted intervention mitigates immunometabolic “programming” deficits relevant
to AD and AD-related dementias (ADRD). Aim 1 will test the predictions that the mitochondrial defect(s) of
TREM2 deficient iPSC-derived microglia occur upstream of respiratory chain Complex III and can be rescued by
idebenone. Aim 2 will test the predictions that idebenone normalizes both the baseline and HMGB1-stimulated
TREM2-deficient human microglial transcriptomic signatures and the rate of phagocytic Aβ clearance. Our
studies will determine specific underlying mechanism(s) of mitochondrial bioenergetics deficits in human
microglia with deficient TREM2 signaling, potentially revealing novel intervention strategies to forestall AD
development due to genetic risk or environmental factors like TBI. In addition, our studies will begin to address
how individual genetic variability influences the use of idebenone as a treatment strategy.
项目概要
创伤性脑损伤 (TBI) 和阿尔茨海默病 (AD) 会导致长期残疾和痴呆,
TBI 和 TREM2(一种仅由 TREM2 表达的基因)的亚型变体都困扰着数以百万计的人。
大脑中的小胶质细胞会增加自发性 AD 风险,高迁移率族蛋白 1 (HMGB1) 是一种蛋白质。
随着年龄的增长和 TBI 后在细胞外的增加,TBI 会启动小胶质细胞中的促炎症信号传导,
该提案将检验艾地苯醌恢复 Aβ 的中心假设。
TREM2 缺陷的吞噬能力以及基线和 HMGB1 反应性转录组特征
人类小胶质细胞通过拯救线粒体生物能量功能来维持稳态功能。
小胶质细胞的功能,包括其清除与 AD 病理相关的淀粉样蛋白-β (Aβ) 聚集体的吞噬能力。
然而,由于 TREM2 信号传导缺陷只是一个危险因素,终生环境因素,可能
包括 TBI 和年龄相关的变化,是 AD 表现所需要的代谢改变。
外源线索重新连接了包括小胶质细胞在内的各种免疫细胞类型如何与其环境相互作用。
该提案的主要目标是: i) 阐明线粒体呼吸链损伤的位点
人类诱导多能干细胞 (iPSC) 衍生的 TREM2 信号传导缺陷的小胶质细胞样细胞,ii)
确定临床安全的化合物艾地苯醌是否可以挽救线粒体生物能功能,
对衰老/TBI 相关的 HMGB1 刺激或人类 Aβ 吞噬作用受损的转录反应
TREM2 缺陷型小胶质细胞样细胞(以下简称小胶质细胞),iii) 开始评估个体
男性和女性小胶质细胞对 TBI 和 AD 相关炎症刺激反应的人类差异,以及
iv) 开始评估人类小胶质细胞酶促还原艾地苯醌的能力的个体差异
这些目标逻辑上建立在实验室之前通过评估 TBI 进行的研究基础上。
相关的小胶质细胞免疫反应与人类细胞中的遗传 AD 危险因素相结合,并测试是否
临床安全的线粒体靶向干预可减轻免疫代谢“编程”缺陷
AD 和 AD 相关痴呆 (ADRD) 的目标 1 将测试线粒体缺陷的预测。
TREM2 缺陷 iPSC 衍生的小胶质细胞出现在呼吸链复合物 III 的上游,可以通过
目标 2 将测试艾地苯醌标准化基线和 HMGB1 刺激的预测。
TREM2 缺陷的人类小胶质细胞转录组特征和吞噬 Aβ 清除率。
研究将确定人类线粒体生物能量缺陷的具体潜在机制
TREM2 信号传导缺陷的小胶质细胞,可能揭示预防 AD 的新干预策略
此外,我们的研究将开始解决由于遗传风险或环境因素(如 TBI)而导致的发育。
个体遗传变异如何影响艾地苯醌作为治疗策略的使用。
项目成果
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