USING CAS9 ATFS TO ALTER TRANSCRIPTION NETWORKS AND CONVERT FIBROBLASTS TO GLIA
使用 CAS9 ATFS 改变转录网络并将成纤维细胞转化为胶质细胞
基本信息
- 批准号:8930207
- 负责人:
- 金额:$ 22.88万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2014
- 资助国家:美国
- 起止时间:2014-09-30 至 2017-04-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:BindingCardiac MyocytesCell CountCell TherapyCell TransplantationCell physiologyCellsClustered Regularly Interspaced Short Palindromic RepeatsComputing MethodologiesCoupledDemyelinating DiseasesDevelopmentFibroblastsFutureGene ActivationGenesGeneticGenetic TranscriptionGenomicsGuide RNAHealthHematopoiesisMethodologyMethodsNeurogliaNeuronsNeuropathyOligodendrogliaPopulationProductionProteinsProtocols documentationRegulationSchwann CellsSpinal cord injurySystemTechnologyTranscriptional ActivationTransplantationactivating transcription factorbasecell typedifferential expressionfunctional genomicsgene repressionimprovedinduced pluripotent stem cellmutantnovelresearch studysmall moleculetranscription factortransdifferentiation
项目摘要
DESCRIPTION (provided by applicant): Schwann cell transplantation holds great promise for the treatment of spinal cord injuries and some neuropathies. In addition, Schwann cell functions are coming under wider scrutiny due to their potential importance in hematopoiesis. A major bottleneck hindering the progress of Schwann cell-based therapy and Schwann cell functional genomics is the lack of methods to produce large numbers of transplantable cells and the easy perturbation of their genetic network. Recently, it has become possible to reprogram fibroblasts into different cell types by expressing a small number of transcription factors. However, the efficiencies are typically low, and only a few cell types (e.g. neurons, cardiomyocytes, oligodendrocytes) have been produced to date. We propose to overcome these difficulties by creating artificial transcription factors (ATFs) based on the Cas9 protein. Cas9 can be directed to bind specific genomic sequences using "guide RNAs", so it will possible to specifically activate hundreds or even thousands of genes. We will use Cas9 ATFs to reprogram fibroblasts into neurons and Schwann cells by activating transcription factors that are specific to these cell types. We anticipate that this approach will substantially improve the efficiencies of existing transdifferentiation protocols (for conversion into neurons), as well as enable transdifferentiatio to previously unobtainable cell types (Schwann cells). Our preliminary experiments suggest our strategy is feasible. We have demonstrated that Cas9 ATFs can achieve potent gene activation (>100 fold), and we have developed computational methods to predict the sets of genes required for transdifferentiation. Our specific aims are as follows: 1) To determine the rules that
govern gene activation by Cas9-based artificial transcription factors (ATFs). 2) To develop tunable Cas9 mutant proteins bearing transcriptional activation or repression domains wherein their activity can be controlled by addition of small molecules to enable regulable perturbation of
large-scale genetic networks. 3) To transdifferentiate fibroblasts into Schwann cells or their precursors by simultaneously activating the expression of 75-100 transcription factors that are differentially expressed between these two cell types.
描述(由申请人提供):Schwann细胞移植对治疗脊髓损伤和某些神经病的良好有望。此外,由于施旺恩细胞功能在造血中的潜在重要性,因此受到更广泛的审查。阻碍基于Schwann细胞的疗法和Schwann细胞功能基因组学进展的主要瓶颈是缺乏产生大量可移植细胞的方法,并且容易扰动其遗传网络。最近,通过表达少量转录因子来将成纤维细胞重新编程为不同的细胞类型。但是,效率通常很低,迄今为止,仅产生了几种细胞类型(例如神经元,心肌细胞,少突胶质细胞)。我们建议通过基于CAS9蛋白创建人工转录因子(ATF)来克服这些困难。 CAS9可以使用“指导RNA”来结合特定的基因组序列,因此可以专门激活数百甚至数千个基因。我们将使用CAS9 ATF通过激活特定于这些细胞类型的转录因子来将成纤维细胞重编程为神经元和Schwann细胞。我们预计,这种方法将大大提高现有的转分化方案(用于转换为神经元)的效率,并使转差构成以前无法获得的细胞类型(Schwann细胞)。我们的初步实验表明我们的策略是可行的。我们已经证明CAS9 ATF可以实现有效的基因激活(> 100倍),并且我们开发了计算方法来预测转分化所需的基因集。我们的具体目的如下:1)确定规则
通过基于CAS9的人工转录因子(ATF)控制基因激活。 2)开发具有转录激活或抑制域的可调CAS9突变蛋白,其中可以通过添加小分子来控制其活性以实现可调节的扰动
大规模遗传网络。 3)通过同时激活这两种细胞类型之间差异表达的75-100转录因子的表达,将成纤维细胞转变为Schwann细胞或其前体。
项目成果
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