Disruption of Neural Stem Cell Homeostasis by Cytomegalovirus

巨细胞病毒破坏神经干细胞稳态

基本信息

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): Human cytomegalovirus (HCMV) is the major viral cause of birth defects and affects the central nervous system. It is likely that gestational age an the stage of differentiation of the susceptible neural cells at the time of infection will determin the severity of the disease. A primary goal of this proposal is to determine mechanistically how HCMV infection disrupts the homeostasis of cells of the neural lineage, and impairs survival and differentiation. The focus is on glycolysis, induction of ROS, and autophagy. A second goal is to determine whether we can interfere with the viral manipulation of these pathways, and thus inhibit the viral infection and restore cell survival and appropriate differentiation. For these studies we will use human primitive neural stem cells (pNSCs) that have been derived from approved embryonic stem cells. Established protocols will be used to differentiate the pNSCs to neurons and astrocytes. Cells will be infected with HCMV at various stages during differentiation as well as after differentiation to neurons and astrocytes. In Aim 1, we will determine how oxidative stress and altered metabolism in infected cells of the neural lineage impairs survival and differentiation. Various strategies will be employed to counter the effects of reactive oxygen species (ROS) and redirect glucose metabolism through the pentose phosphate pathway to maintain an antioxidant environment. In Aim 2, we will elucidate the effects of viral infection on autophagy. We predict that analogous to the effects of the infection in fibroblasts, HCMV will inhibit autophagy and this will contribute to altered differentiation and cell death. Since the actve form of Vitamin D3 has been shown to induce autophagy and impair HIV replication, we will determine whether raising the levels of active vitamin D3 will inhibit HCMV infection and have a positive impact on the health of the cell. We expect that these studies will provide great insight into the effects of HCMV on cellular metabolism and neurogenesis and serve as a foundation for future therapeutic efforts in preventing the birth defects due to congenital HCMV. In addition, the results will provide important information regarding how disseminated HCMV infection in immunosuppressed individuals might affect the function and differentiation of transplanted allogeneic neural stem cells, a serious potential problem that has received little attention thus far.
描述(由申请人提供):人类巨细胞病毒(HCMV)是出生缺陷的主要病毒原因,并影响中枢神经系统。胎龄和感染时易感神经细胞的分化阶段可能会决定疾病的严重程度。该提案的主要目标是从机械上确定HCMV感染如何破坏神经谱系细胞的稳态,并损害生存和分化。重点是糖酵解,ROS诱导和自噬。第二个目标是确定我们是否可以干扰这些途径的病毒操纵,从而抑制病毒感染并恢复细胞存活和适当的分化。对于这些研究,我们将使用已源自批准的胚胎干细胞的人类原始神经干细胞(PNSC)。已建立的方案将用于将PNSC区分开为神经元和星形胶质细胞。分化过程中以及与神经元和星形胶质细胞分化后,将在各个阶段在各个阶段感​​染细胞。在AIM 1中,我们将确定神经谱系感染细胞中的氧化应激和代谢改变如何损害生存和分化。将采用各种策略来应对通过五磷酸五磷酸途径的活性氧(ROS)和重定向葡萄糖代谢的影响,以维持抗氧化剂环境。在AIM 2中,我们将阐明病毒感染对自噬的影响。我们预测类似于成纤维细胞中感染的作用,HCMV将抑制自噬,这将导致分化和细胞死亡的改变。由于已经证明维生素D3的作用形式会诱导自噬并损害HIV复制,因此我们将确定提高活性维生素D3的水平是否会抑制HCMV感染并对细胞的健康产生积极影响。我们预计这些研究将为HCMV对细胞代谢和神经发生的影响提供深刻的见解,并为预防先天性HCMV引起的先天缺陷而为未来的治疗努力提供基础。另外, 结果将提供有关免疫抑制个体中传播HCMV感染如何影响移植的同种异体神经干细胞的功能和分化的重要信息,迄今为止,这是一个严重的潜在问题,这一严重的潜在问题很少受到关注。

项目成果

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