自闭症患者SHANK2突变对神经元结构与功能发育的影响及其基因编辑修复研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81771222
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    54.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0901.神经系统发育与代谢异常
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Autism Spectrum Disorders (ASDs) are childhood neurodevelopment disorders with a strong genetic basis. Candidate genes, such as SHANKs family gene SHANK2, are well known to be associated with susceptibility to ASDs. However, our understandings of how SHANK2 influences neuronal function and contributes to ASDs are still limited, yet mouse models did not provide much insights. We obtained preliminary data that SHANK2 knockdown result in neurodevelopmental defects in human induced pluripotent stem cell (iPSC) models. We collected an autism pedigree with a de novo SHANK2 nonsense mutation in the proband, and we have generated iPSCs from peripheral blood mononuclear cell of the proband by reprogramming. We hypothesize that (1) the SHANK2 nonsense mutation leads to developmental defects of the neurons and synaptic dysfunction, which is responsible for the phenotypes in the proband, (2) CRISPR/Cas9 based genome editing that corrects the nonsense mutation may reverse the neurodevelopmental defects. This project proposes to test these hypothesis using patient-derived iPSCs, and construct mouse models with SHANK2 nonsense mutations for further validation. Successful completion of the study will contribute to our understanding of the molecular mechanism of autism pathogenesis and facilitate the development of potential therapeutic approaches.
自闭症具有遗传相关性,SHANK2等易感基因复杂遗传变异是自闭症表型多样的生物学基础。基于SHANK2动物模型,既往关于SHANK2遗传变异影响神经元形态与功能,导致自闭症相关表型的机制研究尚无明确结论,提示动物模型研究结果对人源遗传变异诊疗探索的参考性有限。我们前期基于人源诱导多能干细胞来源神经发育模型,发现SHANK2基因敲减导致神经元突起发育异常。申请人前期已收集SHANK2突变自闭症家系,重编程建立了该家系诱导多能干细胞研究模型,并提出以下科学假设:1自闭症患者SHANK2突变导致神经元突起等形态发育异常,继而引起神经元功能发育异常,从而导致自闭症相关临床表型;2 基因编辑修复SHANK2突变能逆转患者神经元形态与功能表型异常。本项目拟基于患者来源神经发育模型验证上述假设,同时构建SHANK2突变动物模型在体内予以验证。本研究将为探索自闭症发病机制和治疗策略奠定理论基础。

结项摘要

自闭症具有遗传相关性,SHANK2等易感基因复杂遗传变异是自闭症表型多样的生物学基础。基于SHANK2动物模型,既往关于SHANK2遗传变异影响神经元形态与功能,导致自闭症相关表型的机制研究尚无明确结论,提示动物模型研究结果对人源遗传变异诊疗探索的参考性有限。本项目主要研究内容:1)该研究建立了携带SHANK2特定遗传变异的自闭症患者来源诱导多能干细胞的神经发育模型(后文简称hiPSC-iNeuron模型);2)基于该hiPSC-iNeuron模型,利用病毒稀疏标记、神经元三维结构重建和电生理检测技术,探索特定遗传变异是否影响神经元的形态与功能发育;3)利用基因编辑技术修复该遗传变异,探索发育异常是否得到逆转;4)该遗传变异基因敲入野生小鼠模型,监测小鼠模型社交行为改变及其机制。本项目研究结果:1)成功建立携带SHANK2特定遗传变异的自闭症患者来源hiPSC-iNeuron模型;2)该SHANK2特定遗传变异影响患者hiPSC-iNeuron模型模型中多巴胺神经元形态与功能发育,基因编辑修复该遗传变异,发育异常得到部分逆转;3)该遗传变异基因敲入野生小鼠模型,小鼠模型出现社交异常等自闭样行为,且该小鼠模型运动功能未见受损。本项目基于患者来源神经发育模型提出特定遗传变异与特定发育表型之间的联系,并提出,同一突变对不同多巴胺通路有不同影响(高级情绪情感与运动功能),本项目同时构建SHANK2突变动物模型在体内予以验证。本研究将为探索自闭症发病机制和治疗策略奠定理论基础。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Uncovering the Functional Link Between SHANK3 Deletions and Deficiency in Neurodevelopment Using iPSC-Derived Human Neurons
使用 iPSC 衍生的人类神经元揭示 SHANK3 缺失与神经发育缺陷之间的功能联系
  • DOI:
    10.3389/fnana.2019.00023
  • 发表时间:
    2019-03-13
  • 期刊:
    FRONTIERS IN NEUROANATOMY
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Huang, Guanqun;Chen, Shuting;Shi, Lingling
  • 通讯作者:
    Shi, Lingling
Insulin-like growth factor 1 partially rescues early developmental defects caused by SHANK2 knockdown in human neurons.
胰岛素样生长因子 1 可以部分挽救人类神经元中 SHANK2 敲低引起的早期发育缺陷
  • DOI:
    10.4103/1673-5374.285002
  • 发表时间:
    2020-12
  • 期刊:
    Neural regeneration research
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Chen ST;Lai WJ;Zhang WJ;Chen QP;Zhou LB;So KF;Shi LL
  • 通讯作者:
    Shi LL

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其他文献

SHANK2基因表达下调对诱导多能干细胞来源神经发育模型早期发育的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    暨南大学学报(自然科学与医学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    龚思亦;陈晓霞;康赛;师玲玲
  • 通讯作者:
    师玲玲

其他文献

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师玲玲的其他基金

SHANK3基因表达下调对神经干细胞发育的功能基因组学影响
  • 批准号:
    31400922
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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