利用CRISPR/Cas9技术研究先天性眼球震颤相关FRMD7基因突变的致病机制

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基本信息

  • 批准号:
    81400933
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 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:
    2017
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Idiopathic congenital nystagmus (ICN) is a genetic heterogenous disorder that characterized by involuntary horizontal oscillations of both eyes, and there is no effective treatment available. Mutations of the FERM domain containing protein 7 (FRMD7) gene are involved in the pathogenesis of X-linked ICN, which is related to neuronal outgrowth. In the previous study, we have showed that FRMD7 interacts with one of the Rho GTPase regulators RhoGDIα, then specifically activates the Rho subfamily member Rac1, which regulates reorganization of actin filaments and controls neuronal outgrowth, and mutant FRMD7 influences Rac1 signaling activation; however, so far, the exact process of how FRMD7 regulates neuronal outgrowth and its pathogenesis of ICN are remain unclear. Recently, a new technique based on the introduction of DNA double-strand breaks by clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR)/Cas9 to facilitate homologous recombination has been demonstrated to target endogenous genes in human cells effectively, which brings a new direction for the research of gene function and disease pathogenesis. On the basis of preliminary studies, this project aims to establish cell models of FRMD7 gene knock-out and ICN-associated mutations by CRISPR/Cas9 technology, furthermore to explore the role of FRMD7 in neuronal growth and the pathogenesis of ICN, providing new ideas of the pathphysiology and treatment of ICN.
先天性特发性眼球震颤(congenital idiopathic nystagmus,ICN)是一种以发作性双侧眼球摆动为典型症状的遗传异质性疾病,尚无有效治疗方法。FRMD7是X连锁ICN的致病基因,被认为与神经元的生长发育相关;前期我们研究发现FRMD7蛋白能与神经元细胞骨架的主要调节者RhoGDIα相互作用,特异性激活Rac1信号通路,突变FRMD7明显影响该功能;但FRMD7蛋白调节神经元生长的具体过程及突变的致病机制仍不清楚。近年来新的基因靶向修饰工具--规律成簇的间隔短回文重复序列(CRISPR)/Cas9 的出现为疾病机制和基因功能的研究开辟了新的方向。因此,本课题拟在前期研究基础上采用CRISPR/Cas9基因编辑技术建立FRMD7基因knock-out及ICN相关突变的细胞模型,进而深入研究其对神经元生长的调节过程及突变的致病机制,以期为ICN的发病和治疗提供新思路。

结项摘要

FRMD7基因是X连锁先天性特异性眼球震颤(idiopathic congenital nystagmus,ICN)的致病基因,其突变致ICN的机制尚不清楚。本项目在原有突变检测及相关信号通路研究的基础上,采用近年来较新的基因靶向修饰工具--规律成簇的间隔短回文重复序列(CRISPR)/Cas9,建立了眼球震颤相关FRMD7基因敲除和突变的细胞模型。在本研究中,我们在建立人源性神经母细胞瘤细胞系SHSY-5Y 的基础上进一步拓展,结合细胞重编程技术(直接诱导神经元技术及人诱导多潜能干细胞技术),先后在人成纤维细胞系MRC-5及AG22056 中成功敲除了FRMD7 基因,并通过直接诱导神经元技术,将相应的基因修饰细胞系诱导为神经元,发现在直接诱导神经元中,FRMD7 突变不影响成纤维细胞重编程为神经元的效率,但影响了神经元的生长,诱导后神经元突起的总长度和节点数较正常对照明显减少;同时FRMD7基因突变影响Rho GTPases的表达。另一方面,我们亦成功建立FRMD7 基因敲除的人类诱导多潜能干细胞iPSCs 模型,并进一步分化为神经元,探索突变FRMD7 蛋白对神经元生长的影响。同时我们成功建立了ICN相关FRMD7突变的SHSY-5Y细胞模型,发现FRMD7突变对神经元相关细胞骨架蛋白及Rho GTPases的影响,为ICN的发病机制提供新的理论依据。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Structure, Distribution, and Genetic Profile of α-Synuclein and Their Potential Clinical Application in Parkinson's Disease.
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  • DOI:
    10.14802/jmd.16061
  • 发表时间:
    2017-05
  • 期刊:
    Journal of movement disorders
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Si X;Pu J;Zhang B
  • 通讯作者:
    Zhang B
Straight sinus dural arteriovenous fistula presenting with reversible parkinsonism A case report and literature review
直窦硬脑膜动静脉瘘表现为可逆性帕金森病:病例报告和文献综述。
  • DOI:
    10.1097/md.0000000000009005
  • 发表时间:
    2017-12-01
  • 期刊:
    MEDICINE
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Pu, Jiali;Si, Xiaoli;Zhang, Baorong
  • 通讯作者:
    Zhang, Baorong
Induced neural stem/precursor cells for fundamental studies and potential application in neurodegenerative diseases
诱导神经干/前体细胞用于神经退行性疾病的基础研究和潜在应用
  • DOI:
    10.1007/s12264-015-1527-z
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Neuroscience Bulletin
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Shen Ting;Pu Jiali;Zheng Tingting;Zhang Baorong
  • 通讯作者:
    Zhang Baorong
Stable cell lines of human SH-SY5Y uniformly expressing wild-type or mutant-type FERM domain containing 7 gene
一致表达含有7个基因的野生型或突变型FERM结构域的人SH-SY5Y稳定细胞系
  • DOI:
    10.3892/etm.2017.4730
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    EXPERIMENTAL AND THERAPEUTIC MEDICINE
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Pu Jiali;Mao Yanfang;Xu Lingjia;Zheng Tingting;Zhang Baorong
  • 通讯作者:
    Zhang Baorong
An update on potential therapeutic strategies for Parkinson's disease based on pathogenic mechanisms
基于致病机制的帕金森病潜在治疗策略的更新
  • DOI:
    10.1080/14737175.2016.1179112
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Expert Review of Neurotherapeutics
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    Shen Ting;Pu Jiali;Si Xiaoli;Ye Rong;Zhang Baorong
  • 通讯作者:
    Zhang Baorong

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  • 作者:
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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

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          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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