利用再生模式生物蝾螈(Ambystoma mexicanum)研究启动脊髓再生的机制

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基本信息

  • 批准号:
    31771611
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1205.组织器官稳态维持与再生修复
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2019-12-31

项目摘要

While spinal cord injury is permanent and irreversible in mammals, axolotl can fully regenerate the injured spinal cord on both cellular and functional level. This uniquely positions the axolotl as the ideal model for dissecting the mechanism behind spinal cord regeneration. Removal of a piece of tail spinal cord inhibits axolotl tail (including spinal cord) regeneration, indicating spinal cord harbors key cell types and factors initiating regeneration. Our unpublished preliminary results identified that the depletion of neurons results in a failure to induce spinal cord and tail regeneration. These results suggest that there is a dependency on neurons and neuronal factors in initiating tail and spinal cord regeneration. ..To further understand the cellular and molecular dependency on neurons in regeneration, we will start by establishing transgenic axolotls. Taking advantage of characterized tissue-specific promoters and recently established knock-in approaches, we will label and manipulate NSCs and neurons, separately. Furthermore, we will, (1) observe the interaction between NSCs and neurons during spinal cord regeneration using fluorescence live-imaging; (2) study spinal cord regeneration by removing the pools of NSCs or differentiated neurons, in a defined region of transplanted spinal cord using Nitroreductase. This allows us to dissect whether NSC proliferation and migration show a neuronal dependency during regeneration. Our study will thus provide a theoretical and practical basis for improving the limited capacity of mammalian spinal cord regeneration.
成年哺乳动物不能修复受损的脊髓。而蝾螈可在细胞及功能水平上完全再生损伤脊髓,为研究脊髓再生机制的理想模式生物。移除尾部脊髓可抑制蝾螈的断尾(包括脊髓)再生,表明脊髓包含启动再生的重要细胞类型及因子。我们尚未发表的初步研究表明神经元可能为启动再生的关键。我们将利用神经干细胞及神经元的特异表达启动子建立一系列转基因蝾螈,进一步 (1) 通过荧光实时成像观察脊髓再生中神经干细胞与神经元的互作;(2) 结合脊髓移植技术,通过激活自杀基因Nitroreductase,进而研究其再生。试图揭示脊髓再生中神经干细胞的增殖与迁移是否依赖于神经元轴突的生长等关键问题。研究将为改善哺乳动物损伤脊髓修复提供依据。

结项摘要

脊髓损伤修复是当前医学及生物学领域面临的重大难题。本项目以中枢神经系统可再生的模式生物墨西哥钝口螈为模型,研究:(1)建立及优化墨西哥钝口螈活体及脊髓成像技术;(2)在墨西哥钝口螈中建立及优化特异细胞类型诱导自杀技术;(3)并进一步利用所建立优化的方法初步探索脊髓再生的细胞生物学机制。我们利用所建立的转基因蝾螈模型,建立并优化了蝾螈脊髓活体成像条件。初步研究发现:在脊髓再生早期,神经元轴突与神经干细胞密切互作。沿脊髓生长方向,神经元轴突末梢先于神经干细胞,极有可能为脊髓再生神经干细胞的迁移探索并提供了物理轨道,并决定了再生脊髓的生长方向。此外,我们在蝾螈中建立并优化了基于 NTR-Mtz系统的特异细胞诱导自杀技术,并进一步利用此技术研究了脊髓神经干细胞在再生中的功能。初步结果表明在移除脊髓神经干细胞条件下,移植脊髓及周边组织再生阻滞。本研究为进一步深入利用蝾螈研究脊髓再生的分子及细胞生物学机制提供了重要手段。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Direct Gene Knock-out of Axolotl Spinal Cord Neural Stem Cells via Electroporation of CAS9 Protein-gRNA Complexes
通过电穿孔 CAS9 蛋白-gRNA 复合物直接敲除蝾螈脊髓神经干细胞的基因
  • DOI:
    10.3791/59850
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Visualized Experiments
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wilson Pak-Kin Lou;Li-Qun Wang;Cheng Long;Lei Liu;Ji-Feng Fei
  • 通讯作者:
    Ji-Feng Fei
Application and optimization of CRISPR-Cas9-mediated genome engineering in axolotl (Ambystoma mexicanum)
CRISPR-Cas9介导的基因组工程在蝾螈(Ambystoma mexicanum)中的应用和优化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Nature Protocols
  • 影响因子:
    14.8
  • 作者:
    Ji-Feng Fei;Wilson Pak-Kin Lou;Dunja Knapp;Prayag Murawala;Tobias Gerber;Yuka Taniguchi;Sergej Nowoshilow;Shahryar Khattak;Elly M. Tanaka
  • 通讯作者:
    Elly M. Tanaka
The axolotl genome and the evolution of key tissue formation regulators
蝾螈基因组和关键组织形成调节因子的进化
  • DOI:
    10.1093/nar/gky609
  • 发表时间:
    2018-09-28
  • 期刊:
    Nature
  • 影响因子:
    64.8
  • 作者:
    Thody J;Folkes L;Medina-Calzada Z;Xu P;Dalmay T;Moulton V
  • 通讯作者:
    Moulton V

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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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