Understanding Genetic Complexity in Spina Bifida

了解脊柱裂的遗传复杂性

基本信息

  • 批准号:
    10750235
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 73.77万
  • 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:
    2023-09-12 至 2028-08-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

ABSTRACT: UNDERSTANDING GENETIC COMPLEXITY IN SPINA BIFIDA Among neural tube defects (NTDs), myelomeningocele (spina bifida:SB), is a devastating but survivable, human structural malformation. Up to 70% of SB cases are attributed to genetic predisposition, with intrauterine environment precipitating SB manifestation in those at risk. Despite decades of research into genetic factors that underlie NTDs in mouse models, translation to human risk assessment and amelioration of SB cases remain elusive. This is largely attributable to limitations of the typical candidate gene approaches used in genetic studies of human NTDs. Here, our comprehensive systems biology approach to mutation burden in whole genome sequence (WGS) analyses is illuminating molecular pathways to human SB through interrogation of protein coding and non-coding regions, and introduces machine learning to select, in an untargeted fashion, genes with SB discriminatory potential based on gene enrichment by rare, likely deleterious protein coding variants. The project extends our comprehensive genomic effort, generating new WGS on 200 recently collected patient-parent trio (600 genomes) samples. Studies aim to identify specific gene drivers of human SB, illuminate gene-gene interactions leading to SB, and improve mechanistic understanding of this complex birth defect. Aim 1 uses family study and systems biology approaches to seek genes with transmitted or de novo rare variants suggesting SB-association. This begins assessment of parental vs de novo, “second hit”, contributions to SB. Analyses include protein-coding and noncoding sequence single nucleotide variants (SNVs), rare copy number variants (rCNVs), and state-of-the art computational probes leveraging genome 3D structure. Aim 2 tests the functional significance and interactions of these detected genes and variations to: (a) use CRISPR edited isogenic, double heterozygous human stem cells in a novel SOSRS, 3-D in vitro method to evaluate proliferation, self-organization, and differentiation, (b) test the transcriptional impact of these mutations using bulk and single cell RNAseq in mutagenized cells. Aim 3 examines double/multiple-heterozygous protein coding mutations using existing and CRISPR- edited mice to test the histological and gene expression impact of gene interactions on NT closure. Our computational approaches are highly innovative in the field, using machine learning to build network models of human SB risk. We then apply advanced technology for the functional testing of these genetic risk models, including gene editing of human stem cells, compared to isogenic controls, and mice for cellular and systems based hypothesis testing in vitro and in vivo, along with evaluation of the cell-type gene expression changes induced by these variants. Insights from our studies will pave the way for a precision medicine capability to individualize NTD prevention and care for families and the hundreds of thousands of patients living with SB.
摘要:了解脊柱裂中的遗传复杂性 在神经管缺陷(NTD)中 人类结构畸形。多达70%的SB病例归因于遗传易感性 环境在有危险的人中促成SB表现。尽管对遗传因素进行了数十年的研究, 小鼠模型中的NTD基础,转化为人类风险评估和SB病例的改善 难以捉摸。这在很大程度上归因于遗传研究中典型候选基因方法的局限性 人类NTD。在这里,我们在整个基因组中的突变伯嫩突变的综合系统生物学方法 序列(WGS)分析是通过质疑蛋白质来照亮人类SB的分子途径 编码和非编码区域,并介绍机器学习以一种不可靶的方式选择的基因 SB歧视潜力基于稀有的,可能已删除的蛋白质编码变体基因富集。 该项目扩展了我们全面的基因组工作,在最近收集的200个中产生了新的WGS 患者父母三人组(600个基因组)样本。研究旨在识别人类SB的特定基因驱动因素 基因 - 基因相互作用导致SB,并提高对这一复杂先天缺陷的机械理解。 AIM 1使用家庭研究和系统生物学方法来寻求具有从头传输或从头罕见的基因 暗示SB缔合的变体。这开始评估父母与从头开始的“第二击”,捐款 到SB。分析包括蛋白质编码和非编码序列单核苷酸变体(SNV),稀有拷贝 数字变体(RCNV)和最先进的计算探针利用基因组3D结构。 AIM 2测试这些检测到的基因的功能显着性和相互作用,以及:(a)使用 CRISPR编辑了新型SOSR,3-D体外方法中的同基因杂合性人干细胞 评估增殖,自组织和分化,(b)测试这些突变的转录影响 在诱变的细胞中使用散装和单细胞RNASEQ。 AIM 3检查使用现​​有和CRISPR-的双重/多杂合蛋白编码突变 编辑的小鼠测试基因相互作用对NT闭合的组织学和基因表达影响。 我们的计算方法在现场具有高度创新性,使用机器学习来构建网络 人类SB风险的模型。然后,我们将先进技术应用于这些遗传风险的功能测试 与等源性对照相比,包括人类干细胞的基因编辑,以及细胞和小鼠的模型 基于系统的假设测试体外和体内,以及细胞类型表达的评估 这些变体引起的变化。我们研究的见解将为精确医学能力铺平道路 个性化NTD预防和护理家庭以及成千上万的SB患者。

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 }}

RICHARD H. FINNELL其他文献

RICHARD H. FINNELL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('RICHARD H. FINNELL', 18)}}的其他基金

12th International Conference on Neural Tube Defects
第十二届国际神经管缺陷会议
  • 批准号:
    10469136
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 73.77万
  • 项目类别:
Role of Slc25a32 and Its Interaction with Lrp6 in the Etiology of Neural Tube Defects
Slc25a32 的作用及其与 Lrp6 的相互作用在神经管缺陷病因学中的作用
  • 批准号:
    10355528
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 73.77万
  • 项目类别:
MicroRNA regulation of neural tube closure
MicroRNA对神经管闭合的调节
  • 批准号:
    10570194
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 73.77万
  • 项目类别:
Role of Slc25a32 and Its Interaction with Lrp6 in the Etiology of Neural Tube Defects
Slc25a32 的作用及其与 Lrp6 的相互作用在神经管缺陷病因学中的作用
  • 批准号:
    10577749
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 73.77万
  • 项目类别:
MicroRNA regulation of neural tube closure
MicroRNA对神经管闭合的调节
  • 批准号:
    10352211
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 73.77万
  • 项目类别:
MicroRNA regulation of neural tube closure
MicroRNA对神经管闭合的调节
  • 批准号:
    9885445
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 73.77万
  • 项目类别:
Biomechanics of Neural Tube Development using Brillouin-OCT Multimodality
使用布里渊-OCT 多模态进行神经管发育的生物力学
  • 批准号:
    9770703
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 73.77万
  • 项目类别:
Biomechanics of Neural Tube Development using Brillouin-OCT Multimodality
使用布里渊-OCT 多模态进行神经管发育的生物力学
  • 批准号:
    10194569
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 73.77万
  • 项目类别:
Biomechanics of Neural Tube Development using Brillouin-OCT Multimodality
使用布里渊-OCT 多模态进行神经管发育的生物力学
  • 批准号:
    10551412
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 73.77万
  • 项目类别:
The Role of GPR161 in the Etiology of Neural Tube Defects
GPR161 在神经管缺陷病因学中的作用
  • 批准号:
    10424509
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 73.77万
  • 项目类别:

相似国自然基金

促细胞外囊泡分泌的绒毛膜纳米纤维仿生培养体系的构建及其在宫腔粘连修复中的应用研究
  • 批准号:
    32301204
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
载Pexidartinib的纳米纤维膜通过阻断CSF-1/CSF-1R通路抑制巨噬细胞活性预防心脏术后粘连的研究
  • 批准号:
    82370515
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49 万元
  • 项目类别:
    面上项目
泛素连接酶SMURF2通过SMAD6-COL5A2轴调控宫腔粘连纤维化的分子机制研究
  • 批准号:
    82360301
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    31 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
负载羟基喜树碱的双层静电纺纳米纤维膜抑制肌腱粘连组织增生的作用和相关机制研究
  • 批准号:
    82302691
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
膜仿生载基因纳米球体内重编程巨噬细胞抑制肌腱粘连的机制研究
  • 批准号:
    82372389
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

How tensins transform focal adhesions into fibrillar adhesions and phase separate to form new adhesion signalling hubs.
张力蛋白如何将粘着斑转化为纤维状粘连并相分离以形成新的粘连信号中枢。
  • 批准号:
    BB/Y004841/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 73.77万
  • 项目类别:
    Research Grant
Defining a role for non-canonical mTORC1 activity at focal adhesions
定义非典型 mTORC1 活性在粘着斑中的作用
  • 批准号:
    BB/Y001427/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 73.77万
  • 项目类别:
    Research Grant
How tensins transform focal adhesions into fibrillar adhesions and phase separate to form new adhesion signalling hubs.
张力蛋白如何将粘着斑转化为纤维状粘连并相分离以形成新的粘连信号中枢。
  • 批准号:
    BB/Y005414/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 73.77万
  • 项目类别:
    Research Grant
Mitochondrial positioning regulates redox-signaling during cell migration
线粒体定位调节细胞迁移过程中的氧化还原信号
  • 批准号:
    10520211
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 73.77万
  • 项目类别:
Molecular mechanisms regulating LMO2+ metastasis initiating cells
调节LMO2转移起始细胞的分子机制
  • 批准号:
    10659840
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 73.77万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了