Integrated Platform for Discovery and Validation of Probes that Restore Protein Expression in Single-Gene Causes of Autism and Related Disorders

项目总结： -- 治疗神经精神障碍的药物发现和管道是非常枯竭的。一种可能的方法是让这些疾病恢复活力。 将不再需要管道来根据初级神经细胞中的相关疾病和表型来创建新的分析方法，或者其他类似的东西。 目前还很缺乏。然而，一个高度可扩展的测试和开发平台，它是基于真正的神经元，。 它仍然是经济高效的，它可以很好地支持目前无法支持的高通量视频筛选技术(HTS)的工业技术水平。 存在。在过去的八年里(在NIH赞助的不同拨款中分配资金)，我们的合作研究小组已经。 创建了一个非常灵活的系统和可扩展的基于神经元的初级检测和开发系统，它与计算机完全兼容。 工业级的HTS。我们为实现这个项目的长期目标是为了进一步优化这些新程序和程序。 工作流程需要支持基于神经元的HTS和表型分析，以便它们能够支持非常大的。 对多达20万种化合物进行筛选和宣传活动。 我们非常高兴地向大家报告，去年预算期间取得的进展也推动我们更接近今年的目标。 明确的目标。我们已经发明了一种最先进的疾病建模测试方法，它是在原代神经元中创建的。 旨在发现一种化合物，这种化合物可以逆转遗传和单倍体不足造成的细胞免疫后果。事实上，它是这样的。 相当大比例的儿童脑功能障碍是由一种单一的常染色体显性遗传变异引起的。 从而导致遗传和单倍体不足。这是一种罕见的遗传性和脑部疾病，它是由这些基因变种提供的。 翻译的潜力很大，因为人们对疾病的机制还没有很好的理解(即低水平的蛋白质和表达)。 因此，要找到精确治疗遗传性和单倍体功能不全和疾病的新的理论基础还很难发现。 “神奇的子弹”是一种化合物，可以从剩余的未受损的等位基因中提高功能性蛋白质的表达水平。 (如“助推化合物”)。在这个新的更新项目中，我们将不会采用我们已经解锁的技术创新。 原代神经元的良好可扩展性需要HTS的表型。作为一个重要的原则证明，我们将继续扩大规模。 实施一项测试，报告由基因突变导致的神经元SynGAP低表达水平的逆转。 SYNGAP1/Syngap1基因的单倍体不足。我们将不会使一种与HTS兼容的疾病微型化-- 对稳定的、内生的SynGAP基因表达分析进行建模，以使其与HTS的工业规模完全兼容。 自动化。一旦实施，我们将筛选多达20万种独特的化学物质，完全使用一种化学物质。 自动化的版本是基于神经元的SynGAP基因表达分析。最后，我们使用了一个全面的、多阶段的测试。 生物化学验证是一种漏斗，我们将不会识别它们，并优先考虑可能引发的最具可译性的化学生物探针。 SynGAP可以表达蛋白质。这个项目的总体影响是，我们发现了多个经过验证的SynGAP。 促进这些化合物的开发将提供一个原则证据，证明我们的灵活的开发平台是一个非常有效的开发工具。 表型药物的发现有助于治疗神经系统和神经系统疾病。

PROJECT SUMMARY    Drug discovery pipelines for neuropsychiatric disorders are dry. One approach to rejuvenating these  pipelines would be to create assays based on relevant disease phenotypes in primary neurons, something that  is currently lacking. However, a scalable assay development platform that is based on bona fide neurons,  remains cost effective, and that can support industrial level high-­throughput screening (HTS) does not currently  exist. Over the past eight years (spread across different NIH-­sponsored grants), our collaborative group has  created a flexible and scalable primary neuron-­based assay development system that is compatible with  industrial-­level HTS. Our long-­standing goal for this project has been to optimize these procedures and  workflows to support neuron-­based HTS phenotypic assays so that they can support very large  screening campaigns of up to 200K compounds.   We are happy to report that progress over the last budget period has pushed us closer toward this  stated goal. We have invented a state-­of-­the-­art, disease-­modeling assay created in primary neurons that is  designed to discover compounds that reverse the cellular consequences of genetic haploinsufficiency. Indeed,  a substantial proportion of childhood brain disorders are caused by single autosomal dominant variants  resulting in genetic haploinsufficiency. The rare genetic brain disorders that arise from these variants offer  great potential for translation because the disease mechanism is well-­understood (i.e. low protein expression).  Therefore, a rationale precision therapy for treating genetic haploinsufficiency disorders would be to discover  “magic bullet” compounds that raise expression of functional proteins from the remaining undamaged allele  (e.g. “boosting compounds”). In this renewal project, we will employ technical innovations that have unlocked  the scalability of primary neurons for phenotypic HTS. As a proof-­of-­principle, we will scale-­up and  implement an assay that reports reversal of low SynGAP expression in neurons caused by genetic  haploinsufficiency of the SYNGAP1/Syngap1 gene. We will miniaturize an HTS-­compatible and disease-­ modeling steady-­state endogenous SynGAP expression assay so that it is compatible with industrial scale HTS  automation. Once implemented, we will then screen up to 200,000 unique substances using a completely  automated version of the neuron-­based SynGAP expression assay. Finally, using a comprehensive multi-­stage  biological validation funnel, we will identify and prioritize the most translatable chemical probes that raise  SynGAP protein expression. The overall impact of this project is that discovery of multiple, validated SynGAP  boosting compounds would provide proof-­of-­principle that our flexible platform is an effective tool for  phenotypic drug discovery for nervous system disorders.