TISSUE ENGINEERED HUMAN NEUROMUSCULAR JUNCTIONS FOR MODELING AXONAL NEUROPATHY

用于轴突神经病建模的组织工程人体神经肌肉接头

基本信息

  • 批准号:
    10054199
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 35.64万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2016
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2016-11-15 至 2023-10-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

PROJECT SUMMARY Charcot-Marie-Tooth disease type 2 (CMT2) is a severely debilitating axonopathic peripheral neuropathy, characterized by neuromuscular junction (NMJ) breakdown, axonal transport defects, and neuronal structure malformations. Although animal models for this condition are available, the wide array of gene mutations known to cause a CMT2 phenotype (>30 identified to date) makes the study of common pathway deficits problematic. This in turn makes identification of suitable therapeutic targets, capable of treating a wide range of patients, extremely difficult. The successful generation of human induced pluripotent stem cell (hiPSC)-derived motor neurons from patients with CMT2 makes the establishment of patient-specific humanized assays for studying disease etiology a tangible goal. However, the ability to effectively model CMT2 in vitro using such cells has yet to be achieved, due to the complexity associated with generating robust and functionally mature NMJs in culture. We posit that a culture platform integrating correct tissue-level structural organization, physiologically relevant cell densities, and correct electromechanical conditioning stimuli will promote the development of human myotube-motor neuron co-cultures capable of supporting mature synapse formation. Using our well-established nanopatterned cell sheet manipulation techniques, we will generate scaffold-free 3D tissue structures using hiPSC-derived motor neurons and primary human myoblasts with highly ordered tissue structures. These constructs will be assessed for their ability to promote NMJ formation, and electromechanical conditioning will then be investigated as a means to drive synapse development. This system will be developed in conjunction with motor neurons derived from four CMT2 patients. Co-culture constructs incorporating these cells will be investigated for their capacity to accurately model the disease’s pathophysiology in vitro, and to highlight phenotypic similarities across different mutant lines. Given the prominent role of mitochondria in NMJ development, and the observed breakdown in axonal transport in multiple CMT2-related mutations, we hypothesize that reduced mitochondrial density in presynaptic terminals leads to malformations in NMJ development and ultimately breakdown of the synapse. We will use our CMT2 hiPSC-motor neurons to evaluate axon transport deficits and structural malformations in these cells and correlate these findings with quantified changes in NMJ development within our bioengineered co-culture platform. Finally, we will investigate whether improvement in axon transport properties in multiple CMT2 neuron lines (via stabilization of axonal development with histone deacetylase 6 inhibitors) results in significant improvements in NMJ development and stability in human cells. Consistency of results across different patient mutations will highlight axonal transport deficits as a major causal factor in the development of the human CMT2 phenotype, and validate our platform as a suitable tool for use in the preclinical assessment of new drugs designed to ameliorate peripheral neuropathic conditions.
项目摘要 Charcot-Marie-Tooth疾病2型(CMT2)是一种严重令人衰弱的轴突性周围神经病, 以神经肌肉连接(NMJ)分解,轴突传输缺陷和神经元结构为特征 畸形。尽管可用于这种情况的动物模型,但已知的广泛基因突变已知 引起CMT2表型(迄今为止确定的30个表型)使得对公共途径的研究定义了问题。 反过来,这可以识别合适的治疗靶标,能够治疗各种患者 极其困难。人类诱导的多能干细胞(HIPSC)衍生的电动机的成功产生 来自CMT2患者的神经元可以建立患者特异性人性化评估以进行研究 疾病病因是一个切实的目标。但是,使用此类细胞在体外有效地对CMT2进行建模的能力尚未 可以实现,由于与在培养中产生健壮和功能成熟的NMJ相关的复杂性。 我们认为一个文化平台整合正确的组织级结构组织,与物理相关 细胞密度和正确的机电调节刺激将促进人类的发展 Myotube运动神经元共培养能够支持成熟的突触形成。使用我们的公认 纳米图案的细胞表操纵技术,我们将使用无支架的3D组织结构生成 HIPSC衍生的运动神经元和具有高度有序组织结构的原发性成肌细胞。这些 将评估结构的促进NMJ形成的能力,机电条件将 然后将其作为推动突触发展的手段进行调查。该系统将结合开发 来自四名CMT2患者的运动神经元。结合这些细胞的共培养结构将是 研究了其在体外准确对疾病的病理生理学进行建模的能力,并突出显示 不同突变线的表型相似性。鉴于线粒体在NMJ中的重要作用 开发以及在多个与CMT2相关突变中观察到的轴突转运的分解,我们 假设在突触前末端的线粒体密度降低会导致NMJ的畸形 发展并最终破坏了突触。我们将使用CMT2 HIPSC-MOTOR神经元评估 轴突的运输定义和结构性畸形在这些细胞中,并将这些发现与量化相关 我们生物工程联合文化平台内NMJ开发的变化。最后,我们将调查是否 多个CMT2神经元线中轴突传输性能的改善(通过轴突发育的稳定 借助组蛋白脱乙酰基酶6抑制剂)导致NMJ发育和稳定性的显着改善 人类细胞。跨不同患者突变的结果的一致性将突出显示轴突运输定义为 人CMT2表型的发展的主要因素,并验证我们的平台作为合适的平台 用于临床前评估的工具,用于改善周围神经性疾病的新药。

项目成果

期刊论文数量(19)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
NanoMEA: A Tool for High-Throughput, Electrophysiological Phenotyping of Patterned Excitable Cells.
  • DOI:
    10.1021/acs.nanolett.9b04152
  • 发表时间:
    2020-03-11
  • 期刊:
  • 影响因子:
    10.8
  • 作者:
    Smith AST;Choi E;Gray K;Macadangdang J;Ahn EH;Clark EC;Laflamme MA;Wu JC;Murry CE;Tung L;Kim DH
  • 通讯作者:
    Kim DH
HDAC6 Inhibition Corrects Electrophysiological and Axonal Transport Deficits in a Human Stem Cell-Based Model of Charcot-Marie-Tooth Disease (Type 2D).
  • DOI:
    10.1002/adbi.202101308
  • 发表时间:
    2022-03
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Smith AST;Kim JH;Chun C;Gharai A;Moon HW;Kim EY;Nam SH;Ha N;Song JY;Chung KW;Doo HM;Hesson J;Mathieu J;Bothwell M;Choi BO;Kim DH
  • 通讯作者:
    Kim DH
A biomaterial approach to cell reprogramming and differentiation.
  • DOI:
    10.1039/c6tb03130g
  • 发表时间:
    2017-04-07
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Long J;Kim H;Kim D;Lee JB;Kim DH
  • 通讯作者:
    Kim DH
Facile fabrication of tissue-engineered constructs using nanopatterned cell sheets and magnetic levitation.
  • DOI:
    10.1088/1361-6528/aa55e0
  • 发表时间:
    2017-02-17
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Penland N;Choi E;Perla M;Park J;Kim DH
  • 通讯作者:
    Kim DH
CRISPR Genome Engineering for Human Pluripotent Stem Cell Research.
  • DOI:
    10.7150/thno.18456
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
  • 影响因子:
    12.4
  • 作者:
    Chaterji S;Ahn EH;Kim DH
  • 通讯作者:
    Kim DH
{{ 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 }}

Deok-Ho Kim其他文献

Deok-Ho Kim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('Deok-Ho Kim', 18)}}的其他基金

High-throughput nanoIEA-based Assay for Screening Immune Cell-Vascular Interactions
用于筛选免疫细胞-血管相互作用的基于 nanoIEA 的高通量测定法
  • 批准号:
    10592897
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 35.64万
  • 项目类别:
Microphysiological Model of Human Cardiac Sympathetic Innervation
人类心脏交感神经支配的微生理模型
  • 批准号:
    10502626
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 35.64万
  • 项目类别:
Microphysiological Model of Human Cardiac Sympathetic Innervation
人类心脏交感神经支配的微生理模型
  • 批准号:
    10869757
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 35.64万
  • 项目类别:
Microphysiological Model of Human Cardiac Sympathetic Innervation
人类心脏交感神经支配的微生理模型
  • 批准号:
    10861445
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 35.64万
  • 项目类别:
A Human iPSC-based 3D Microphysiological System for Modeling Cardiac Dysfunction in Microgravity
基于人体 iPSC 的 3D 微生理系统,用于模拟微重力下的心脏功能障碍
  • 批准号:
    10632929
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 35.64万
  • 项目类别:
Microphysiological Model of Human Cardiac Sympathetic Innervation
人类心脏交感神经支配的微生理模型
  • 批准号:
    10636892
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 35.64万
  • 项目类别:
Transcriptomic Entropy to Quantify Maturation of PSC-Derived Cardiomyocytes
转录组熵量化 PSC 衍生心肌细胞的成熟
  • 批准号:
    10179233
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 35.64万
  • 项目类别:
Transcriptomic Entropy to Quantify Maturation of PSC-Derived Cardiomyocytes
转录组熵量化 PSC 衍生心肌细胞的成熟
  • 批准号:
    10378025
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 35.64万
  • 项目类别:
Transcriptomic Entropy to Quantify Maturation of PSC-Derived Cardiomyocytes
转录组熵量化 PSC 衍生心肌细胞的成熟
  • 批准号:
    10661492
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 35.64万
  • 项目类别:
DISEASE MODELING AND PHENOTYPIC DRUG SCREENING FOR DYSTROPHIC CARDIOMYOPATHY
营养不良性心肌病的疾病建模和表型药物筛选
  • 批准号:
    10164856
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 35.64万
  • 项目类别:

相似国自然基金

时空序列驱动的神经形态视觉目标识别算法研究
  • 批准号:
    61906126
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
本体驱动的地址数据空间语义建模与地址匹配方法
  • 批准号:
    41901325
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    22.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
大容量固态硬盘地址映射表优化设计与访存优化研究
  • 批准号:
    61802133
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    23.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
IP地址驱动的多径路由及流量传输控制研究
  • 批准号:
    61872252
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    64.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
针对内存攻击对象的内存安全防御技术研究
  • 批准号:
    61802432
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

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:
    $ 35.64万
  • 项目类别:
Promoting regenerative repair of aged cartilage
促进老化软骨的再生修复
  • 批准号:
    10660184
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 35.64万
  • 项目类别:
A computational model for prediction of morphology, patterning, and strength in bone regeneration
用于预测骨再生形态、图案和强度的计算模型
  • 批准号:
    10727940
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 35.64万
  • 项目类别:
PET tracer for imaging senescence
用于衰老成像的 PET 示踪剂
  • 批准号:
    10727823
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 35.64万
  • 项目类别:
Understanding Chirality at Cell-Cell Junctions With Microscale Platforms
利用微型平台了解细胞与细胞连接处的手性
  • 批准号:
    10587627
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 35.64万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了