亨廷顿病模型小鼠大脑内超氧阴离子自由基的时空分布及其相关信号通路的双光子荧光成像研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21705100
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0405.化学成像
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Huntington's disease (HD) is a fatal neurodegenerative disease. Because of its unclear pathogenesis, there is no active drugs for changing the natural course of HD. The pathological findings indicate that redox imbalance plays a critical role in HD. Superoxide anion radical (O2˙¯) as important intracellular reactive oxygen species, regulate the redox balance and multiple signaling pathways by dynamic changing of O2˙¯ level in time and subcellular regions. Hence it will be conducive to solving puzzle of HD pathogenesis by exploring the temporal and spatial dynamic regulation of intracellular O2˙¯. However, due to special properties of O2˙¯including wide distribution, short life and high reactivity, it is difficult to achieve dynamic, reversible, and in situ detection of O2˙¯ fluctuations in subcellular by present methods. In order to solve the above problems, this project will develop novel two-photon fluorescent probes, which are precisely located in the cell membrane, cytoplasm and mitochondria respectively, as well as possessing highly selective, highly sensitive and dynamically reversible properties towards O2˙¯. With assistance of two-photon microscopy, the spatial and temporal distributions of O2˙¯ in mouse brain at subcellular level will be visualized during the development of the disease. Furthermore, O2˙¯mediated signaling pathway and HD molecular mechanism will be revealed for the early diagnosis and precise treatment of HD.
亨廷顿舞蹈症(HD)是一种致命的神经退行性疾病,因发病机制尚不明确,导致目前没有药物可以改变HD的病情恶化过程。研究表明,氧化还原失衡是HD最重要的致病因素。超氧阴离子自由基(O2˙¯)通过其浓度在亚细胞区域随时间的动态变化,调控氧化还原平衡和多种信号通路。因此,探究亚细胞器内O2˙¯的时空分布及信号通路,有助于解开HD的分子机制之谜。但是由于体内O2˙¯具有分布广、寿命短、反应活性高等特点,目前的检测手段难以实现动态、可逆检测亚细胞水平上O2˙¯的浓度变化。为解决上述问题,本项目拟发展三种分别精准定位于细胞膜、细胞质、线粒体,且能够高选择性、动态、可逆响应O2˙¯的新型双光子荧光探针,建立双光子荧光成像分析O2˙¯在不同细胞器内浓度水平变化的新方法,揭示HD疾病小鼠大脑内O2˙¯的三维时空分布及相关的信号通路,为HD疾病的早期诊断和精准治疗提供新策略。

结项摘要

生物体内超氧阴离子(O2˙¯)的时空变化与多种疾病的发生发展密切相关。在亚细胞水平及活体水平可视化O2˙¯对生物学和医学研究有重要意义。但由于缺少时空示踪细胞器内O2˙¯水平的工具,限制了对相关疾病分子机制的阐明。因此,我们设计合成了三种精准靶向线粒体或高尔基体检测O2˙¯的荧光探针,建立了活体、细胞及亚细胞器多尺度范围的实时示踪O2˙¯的分析方法。实现从百纳米到百微米、从二维到四维时空多级别多维度的成像分析。利用该分析方法,我们发现了机体应对可能致病的外界刺激时,高尔基体和线粒体内O2˙¯及其他活性小分子的浓度均随时间的进程而异常升高。O2˙¯浓度达到阈值后,可激活高尔基体和线粒体内的多条凋亡通路。该分析方法具有普适性,能够探查多种疾病与O2˙¯相关的分子机制,也为今后探寻疾病治疗靶点提供了可靠的方法。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Two-photon fluorescence imaging of mitochondrial superoxide anion transport mediating liver ischemia-reperfusion injury in mice
线粒体超氧阴离子转运介导小鼠肝脏缺血再灌注损伤的双光子荧光成像
  • DOI:
    10.1039/c9cc04585f
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Chemical Communications
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Zhang Wen;Su Di;Li Ping;Zhang Jiao;Liu Jihong;Wang Hui;Zhang Wei;Tang Bo
  • 通讯作者:
    Tang Bo
Two-photon fluorescence imaging reveals a Golgi apparatus superoxide anion-mediated hepatic ischaemia-reperfusion signalling pathway
双光子荧光成像揭示高尔基体超氧阴离子介导的肝脏缺血再灌注信号通路
  • DOI:
    10.1039/c8sc03917h
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Chemical Science
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Zhang Wen;Zhang Jiao;Li Ping;Liu Jihong;Su Di;Tang Bo
  • 通讯作者:
    Tang Bo
In situ and real-time imaging of superoxide anion and peroxynitrite elucidating arginase 1 nitration aggravating hepatic ischemia-reperfusion injury
超氧阴离子和过氧亚硝酸盐的原位实时成像阐明精氨酸酶1硝化加重肝缺血再灌注损伤
  • DOI:
    10.1016/j.biomaterials.2019.119499
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Biomaterials
  • 影响因子:
    14
  • 作者:
    Zhang Wen;Liu Jihong;Li Ping;Wang Xin;Bi Simin;Zhang Jiao;Zhang Wei;Wang Hui;Tang Bo
  • 通讯作者:
    Tang Bo

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其他文献

一种新的定量16S rRNA基因扩增子测序方法
  • DOI:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    张雯
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    苏锦松;张雯;谢彩香;张艺
  • 通讯作者:
    张艺

其他文献

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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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