Single-Cell Analysis of Aging-Associated 4D Nucleome in the Human Hippocampus

人类海马中与衰老相关的 4D 核组的单细胞分析

基本信息

  • 批准号:
    10687008
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 60.31万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-09-30 至 2025-08-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Project Summary / Abstract Age-related cognitive decline is an important concern in the United States, as approximately 20% of the US population is expected to be age 65 or older by year 2030. Understanding the molecular mechansims of brain aging to prolong healthy cognitive function is therefore increasingly important as the population ages and older people remain in the work force. Brain cells exhibit profound and heterogeneous changes during aging at molecular and cellular levels. The simple intervention of physical exercise has emerged as a major positive modulator of cognitive function in aging. In response to RFA-RM-20-005, we have formed an interdisciplinary team with expertise in single-cell genomics, neural circuitry, and aging, to investigate age- and physical activity- related changes of 4D nucleome in post-mortem human brain hippocampus cells across the lifespan with single- cell resolution. We hypothesize that cell-type-specific re-organization of nucleome occurs in the human hippocampal brain region during aging and with physical activity. The changes in nucleome in turn control brain epigenome and transcriptome, modulating neural circuit functionality. The “Methyl-HiC”, a new approach for joint profiling of DNA methylation and chromatin contacts in single cells, combined with “Paired-seq”, an ultra- high-throughput method for single-cell joint analysis of open chromatin and transcriptome, will be used to interrogate the chromatin architecture along with DNA methylation, chromatin accessibility and gene expression in the human hippocampus. In Aim 1, we will determine changes in nucleome in major cell types of post-mortem human hippocampus across the life-span with 4 age ranges (20–39, 40–59, 60–79, and 80–99 years old). We will further correlate these changes in nucleome with epigenome and transcriptome in each cell type, to identify vulnerable cell types during aging, and uncover potential gene regulatory programs that could be impacted by aging. In Aim 2, we will determine how physical activity modifies and restores nucleome in specific human hippocampal cell types. We will study two age-matched cognitively–healthy cohorts (70-99 years old) with either high level or low level physical activity, as measured by wearable activity monitors. We will correlate restorative effects on nucleome with epigenome and transcriptome. In Aim 3, we will map how aging and exercise alter nucleome in specific hippocampal cell types with highly controlled quantifiable physical activity in the mouse model, for comparison with human data. These mouse studies allow the exercise variable to be investigated in isolation from effects of other lifestyle factors that can affect hippocampal nucleome, which is not possible with human subjects. The proposed research will help to transform our ability to understand the mechanisms of chromatin organization and function in the context of human brain aging.
项目总结/摘要 在美国,与糖尿病相关的认知能力下降是一个重要的问题,因为大约20%的 预计到2030年,美国人口将达到65岁或以上。了解分子机制 因此,随着人口老龄化,大脑老化以延长健康的认知功能变得越来越重要, 老年人仍在工作。脑细胞在衰老过程中表现出深刻和异质性的变化, 分子和细胞水平。体育锻炼的简单干预已经成为一个重大的积极因素 衰老中认知功能的调节剂。为了响应RFA-RM-20-005,我们成立了一个跨学科的 一个在单细胞基因组学、神经回路和衰老方面具有专业知识的团队,调查年龄和身体活动, 死后人脑海马细胞4D核组在整个生命周期中的相关变化 细胞分辨率我们假设,细胞类型特异性重组的核组发生在人类 海马脑区在衰老和体力活动。核组的变化反过来控制大脑 表观基因组和转录组,调节神经回路功能。“甲基-HiC”,一种新的方法, 在单个细胞中进行DNA甲基化和染色质接触的联合分析,结合“Paired-seq”,一种超 用于开放染色质和转录组单细胞联合分析的高通量方法将用于 询问染色质结构沿着DNA甲基化、染色质可及性和基因表达 在人类的海马体中。在目标1中,我们将确定死后主要细胞类型的核组变化, 人海马体在4个年龄范围(20-39岁、40-59岁、60-79岁和80-99岁)的整个生命周期中的变化。我们 将进一步将核组中的这些变化与每种细胞类型中的表观基因组和转录组相关联, 衰老过程中脆弱的细胞类型,并揭示可能受到 衰老在目标2中,我们将确定身体活动如何修改和恢复特定人类的核组, 海马细胞类型。我们将研究两个年龄匹配的认知健康队列(70-99岁), 高水平或低水平的身体活动,如可穿戴活动监测器所测量的。我们会把恢复性的 表观基因组和转录组对核组的影响。在目标3中,我们将绘制衰老和锻炼如何改变 在小鼠中具有高度受控的可量化的身体活动的特定海马细胞类型中的核组 与人类数据进行比较。这些小鼠研究允许对运动变量进行研究, 与可能影响海马核组的其他生活方式因素的影响隔离,这是不可能的, 人类实验对象拟议的研究将有助于改变我们理解的机制, 人类大脑老化背景下的染色质组织和功能。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Bing Ren其他文献

Bing Ren的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Bing Ren', 18)}}的其他基金

Broadly Accessible Technologies for Single-cell Joint Analysis of Transcriptome and Epigenome
转录组和表观基因组单细胞联合分析的广泛可用技术
  • 批准号:
    10383385
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 60.31万
  • 项目类别:
Data Analysis Core
数据分析核心
  • 批准号:
    10673215
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 60.31万
  • 项目类别:
Data Analysis Core
数据分析核心
  • 批准号:
    10553047
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 60.31万
  • 项目类别:
Comparative Single-Cell Epigenomic Analysis of AD-like Pathogenesis in Unconventional Animal Models
非常规动物模型中 AD 样发病机制的比较单细胞表观基因组分析
  • 批准号:
    10682624
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 60.31万
  • 项目类别:
High throughput CRISPR-mediated functional validation of regulatory elements
高通量 CRISPR 介导的调控元件功能验证
  • 批准号:
    10240102
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 60.31万
  • 项目类别:
High-throughput Single Cell Co-assay of Histone Modifications and Transcriptome
组蛋白修饰和转录组的高通量单细胞联合测定
  • 批准号:
    10324108
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 60.31万
  • 项目类别:
Epigenomic analysis of neural circuits in Alzheimer's disease mouse models
阿尔茨海默病小鼠模型神经回路的表观基因组分析
  • 批准号:
    10615701
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 60.31万
  • 项目类别:
High throughput CRISPR-mediated functional validation of regulatory elements
高通量 CRISPR 介导的调控元件功能验证
  • 批准号:
    9247463
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 60.31万
  • 项目类别:
High throughput CRISPR-mediated functional validation of regulatory elements
高通量 CRISPR 介导的调控元件功能验证
  • 批准号:
    9420657
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 60.31万
  • 项目类别:
Data Analysis and Modeling
数据分析和建模
  • 批准号:
    9021224
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 60.31万
  • 项目类别:

相似国自然基金

靶向递送一氧化碳调控AGE-RAGE级联反应促进糖尿病创面愈合研究
  • 批准号:
    JCZRQN202500010
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
对香豆酸抑制AGE-RAGE-Ang-1通路改善海马血管生成障碍发挥抗阿尔兹海默病作用
  • 批准号:
    2025JJ70209
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
AGE-RAGE通路调控慢性胰腺炎纤维化进程的作用及分子机制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
甜茶抑制AGE-RAGE通路增强突触可塑性改善小鼠抑郁样行为
  • 批准号:
    2023JJ50274
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
蒙药额尔敦-乌日勒基础方调控AGE-RAGE信号通路改善术后认知功能障碍研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    33 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
LncRNA GAS5在2型糖尿病动脉粥样硬化中对AGE-RAGE 信号通路上相关基因的调控作用及机制研究
  • 批准号:
    n/a
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
围绕GLP1-Arginine-AGE/RAGE轴构建探针组学方法探索大柴胡汤异病同治的效应机制
  • 批准号:
    81973577
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    55.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
AGE/RAGE通路microRNA编码基因多态性与2型糖尿病并发冠心病的关联研究
  • 批准号:
    81602908
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    18.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
高血糖激活滑膜AGE-RAGE-PKC轴致骨关节炎易感的机制研究
  • 批准号:
    81501928
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    18.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Collaborative Research: Resolving the LGM ventilation age conundrum: New radiocarbon records from high sedimentation rate sites in the deep western Pacific
合作研究:解决LGM通风年龄难题:西太平洋深部高沉降率地点的新放射性碳记录
  • 批准号:
    2341426
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 60.31万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative Research: Resolving the LGM ventilation age conundrum: New radiocarbon records from high sedimentation rate sites in the deep western Pacific
合作研究:解决LGM通风年龄难题:西太平洋深部高沉降率地点的新放射性碳记录
  • 批准号:
    2341424
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 60.31万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
PROTEMO: Emotional Dynamics Of Protective Policies In An Age Of Insecurity
PROTEMO:不安全时代保护政​​策的情绪动态
  • 批准号:
    10108433
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 60.31万
  • 项目类别:
    EU-Funded
The role of dietary and blood proteins in the prevention and development of major age-related diseases
膳食和血液蛋白在预防和发展主要与年龄相关的疾病中的作用
  • 批准号:
    MR/X032809/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 60.31万
  • 项目类别:
    Fellowship
Atomic Anxiety in the New Nuclear Age: How Can Arms Control and Disarmament Reduce the Risk of Nuclear War?
新核时代的原子焦虑:军控与裁军如何降低核战争风险?
  • 批准号:
    MR/X034690/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 60.31万
  • 项目类别:
    Fellowship
Walkability and health-related quality of life in Age-Friendly Cities (AFCs) across Japan and the Asia-Pacific
日本和亚太地区老年友好城市 (AFC) 的步行适宜性和与健康相关的生活质量
  • 批准号:
    24K13490
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 60.31万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Discovering the (R)Evolution of EurAsian Steppe Metallurgy: Social and environmental impact of the Bronze Age steppes metal-driven economy
发现欧亚草原冶金的(R)演变:青铜时代草原金属驱动型经济的社会和环境影响
  • 批准号:
    EP/Z00022X/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 60.31万
  • 项目类别:
    Research Grant
ICF: Neutrophils and cellular senescence: A vicious circle promoting age-related disease.
ICF:中性粒细胞和细胞衰老:促进与年龄相关疾病的恶性循环。
  • 批准号:
    MR/Y003365/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 60.31万
  • 项目类别:
    Research Grant
Doctoral Dissertation Research: Effects of age of acquisition in emerging sign languages
博士论文研究:新兴手语习得年龄的影响
  • 批准号:
    2335955
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 60.31万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Shaping Competition in the Digital Age (SCiDA) - Principles, tools and institutions of digital regulation in the UK, Germany and the EU
塑造数字时代的竞争 (SCiDA) - 英国、德国和欧盟的数字监管原则、工具和机构
  • 批准号:
    AH/Y007549/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 60.31万
  • 项目类别:
    Research Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了