3D Models of Engineered Human iPS Cells to Investigate Neurotropic Virus Infections

目前迫切需要一种改进的人类组织移植模型来研究传染性疾病。动物移植模型经常被发现。 如果不能复制人类的生理，那么当翻译成时，他们也是同样糟糕的药物疗效的预测因子。 人类。这项新的提案描述了麻省理工学院全球人类组织和组织模型研究中心为人类传染性疾病所做的研究。 (MIT.HTMID)，它将继续专注于人类大脑的二维神经干细胞和三维人类大脑。 有机化合物是用来研究病毒和感染的。这个项目几乎完全设在麻省理工学院。 这三名调查人员分别是：李和格尔克(病毒学和传染性疾病)，鲁道夫和贾尼施(组织)。 工程学，细胞(生物学，干细胞)和大卫·萨巴蒂尼(遗传学和筛查技术)。 该中心还将包括;的三个核心，即行政、病毒学、人类和组织。 这份U19提案的前两个相互关联的人类组织研究项目的主题是：​项目1：​人体组织模型。 传染病研究：人类2D和3D神经细胞培养用于进一步研究病毒嗜性和病毒感染。 表型，​和​项目2：;使用大量的2D和3D有机化合物来识别候选的抗病毒药物。 使用基因检测方法来识别和验证宿主的基因，这些基因可以促进病毒或保护人类免受黄病毒感染​的影响。 有机化合物的首次实验使用是非常重要的，因为这是一种新的三维空间架构和技术差异化。 从胚胎干细胞(ES)分化而来的干细胞和诱导的多能干细胞(IPS)可提供多种近生理功能。 组织的组织，组织的更新，以及对病原体和感染的反应。事实上，人类的许多有机化合物都有。 在研究人类发育过程和其他疾病方面，包括病毒在内的多种组织和技术都得到了广泛的应用。 感染。该项目将不会比较这五种不同类型的神经细胞或小胶质细胞(神经细胞)的感染率。 祖细胞、神经元、少突胶质细胞、星形胶质细胞、小胶质细胞)携带三种主要的黄病毒(寨卡病毒、西尼罗河病毒)。 病毒(或登革热病毒)。MIT.HTMID的主要研究目标是解决寨卡病毒和全球卫生危机，朝着以下方向发展： 了解与之相关的黄病毒是如何导致非常不同的人类疾病的，包括小头畸形症和格林-兰综合症。 巴尔综合征。目前的病毒工作范围将不再局限于黄病毒，还将包括其他主要的嗜神经性病毒;。 是一种伪型水疱性口腔炎病毒(VSV)，它携带一种精选药剂脑炎病毒的囊膜。 (东部是马脑炎，西部是马脑炎，委内瑞拉是马脑炎)。 使用细胞学和分子生物学方法对病毒进行定义，并比较病毒和病毒的主要感染表型。 组织工程技术和基因工程技术将通过进行CRISPR-Cas9基因筛查来进一步结合，以进一步识别与此相关的基因。 调控基因或基因受到病毒或病毒感染的调控，然后产生一种“敲除”的有机化合物，以在未来一段时间内测试其功能。 三维组织。这一人体组织的有机化合物模型也将被用来评估一系列新的抗病毒药物。 化合物需要进一步验证其作为新药测试平台的潜在用途。如果成功，这一研究中心将产生重大成果。 新的人类组织数据将成为全球传染病组织模型研究网络的一个重要组成部分。

There is a critical need for improved human tissue models to study infectious diseases. Animal models often  fail to reproduce human physiology, and are similarly poor predictors of drug efficacy when translated to  humans. This proposal describes the MIT Center for Human Tissue Models for Infectious Diseases  (MIT.HTMID), which will focus on two dimensional human neural cells and three dimensional human cerebral  organoids to study virus infections. The project is sited entirely at The Massachusetts Institute of Technology.  The three investigators are: Lee Gehrke (Virology and Infectious Diseases), Rudolf Jaenisch (Tissue  Engineering, Cell Biology, and Stem Cells) and David Sabatini (Genetics and Screening Technologies). The  Center will also include three Cores; that is, Administrative, Virology, and Human Cells and Tissues. The  themes of the two interrelated Research Projects of this U19 proposal are: ​Project 1: ​Human tissue models to  study infectious diseases: Human 2D and 3D neural cultures for studying virus tropism and infection  phenotypes, and ​Project 2: ​Use of 2D cultures and 3D organoids to identify candidate antiviral compounds; to  use genetic approaches to identify and validate host genes that promote or protect against flavivirus infection​.  The experimental use of organoids is significant because the three dimensional architecture and differentiation  from embryonic stem (ES) cells and induced pluripotent stem (iPS) cells provide near­physiological functions in  tissue organization, tissue renewal, and responses to pathogen infections. Indeed, human organoids have  been generated for a wide range of tissues and uses in studying development and diseases, including virus  infections. The project will compare the infections of five different neural or microglial cell types (neuronal  progenitors, neurons, oligodendrocytes, astrocytes, microglia) with three flaviviruses (Zika Virus, West Nile  Virus, or Dengue virus). The research goals of MIT.HTMID address the Zika virus global health crisis, toward  understanding how related flaviviruses can cause very different diseases, including microcephaly and Guillain  Barre Syndrome. The virus work will be extended beyond flaviviruses to include other neurotropic viruses; that  is, pseudotyped vesicular stomatitis viruses (VSV) that carry the envelopes of select agent encephalitic viruses  (Eastern Equine Encephalitis, Western Equine Encephalitis, and Venezuelan Equine Encephalitis).  We will  use cell and molecular methods to define and compare the infection phenotypes of the cells and viruses.  Tissue engineering and genetics will be combined by performing CRISPR­Cas9 screens to identify genes that  regulate or are regulated by virus infection, and then generating “knockout” organoids to test function in a  three­dimensional tissue. The organoid human tissue model will also be used to evaluate a number of antiviral  compounds to validate its potential use as a drug testing platform. If successful, this Center will yield significant  new data and be an integral component of a network of Human Tissue Models for Infectious Diseases.