Identifying multi-omic signatures of opioid use and relapse
识别阿片类药物使用和复发的多组学特征
基本信息
- 批准号:10724297
- 负责人:
- 金额:$ 49.8万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2023
- 资助国家:美国
- 起止时间:2023-07-01 至 2028-05-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:Amygdaloid structureAnimalsAutomobile DrivingAwardBehaviorBrainCalciumCementationClustered Regularly Interspaced Short Palindromic RepeatsDNA MethylationDataDevelopmentDiseaseDrug usageEpigenetic ProcessFinancial costGenesGenetic TranscriptionGenetic studyHealth Care CostsIndividualIntakeMethylationMolecularNeuronsNucleus AccumbensOpioidPharmaceutical PreparationsPhysiologyPublic HealthRecoveryRelapseResearchResolutionRewardsSelf AdministrationSubstance Use DisorderSynaptic plasticityTestingUnited StatesVentral Tegmental Areademethylationdifferential expressionfentanyl self-administrationgene networkmedication-assisted treatmentmouse modelmultiple omicsneuromechanismnew therapeutic targetnovel therapeutic interventionnovel therapeuticsopioid epidemicopioid exposureopioid overdoseopioid useopioid use disorderopioid userprolonged abstinencepromoterrelapse preventionsupport network
项目摘要
Project Summary
Opioid use disorder is a life-long burden for many individuals, imposing high personal, financial, and health costs.
Even after prolonged abstinence, many individuals in recovery will go on to relapse, including those that received
medication-assisted treatments. Repeated opioid exposure usurps normal reward circuit function by producing
long-lasting molecular changes that alter physiology and support continued drug use. These cellular adaptations
have been implicated in sustained relapse vulnerability, but we lack a clear understanding of what drives their
persistence. There is a further lack of information on the precise molecular adaptations underlying altered circuit
function, and in which specific circuits they act to promote relapse. Understanding this “who, what, when, and
where,” will be key to identifying new therapeutic targets. Here, we will answer these questions using a multi-
level approach that allows us to sequence, manipulate, and record from neurons in specific circuits in the context
of opioid self-administration and relapse.
Our preliminary data show that both genetically-distinct and genetically-identical neuron subtypes in the ventral
tegmental area (VTA) undergo differential molecular adaptations after fentanyl self-administration, which we
hypothesize arises from activity-dependent transcriptional changes in specific circuits. We further hypothesize
the transcriptional changes are sustained by methylation and demethylation at the gene promoters. We will first
record calcium activity in VTA neurons that project to either the nucleus accumbens (NAc) or amygdala (AMY)—
projections known to be important for drug intake and relapse, respectively. Then, in the same neurons from the
same animals, we will identify which gene networks are transcriptionally changed after self-administration and
persist until relapse testing. Next, we will identify the DNA methylation marks driving sustained differential
expression, with an emphasis on genes important for synaptic plasticity. Next, we will use CRISPR/dCas9 fusion
constructs to manipulate methylation states at our identified loci in specific circuits. This proposal will allow us to
define the specific VTA circuits that support opioid intake and relapse, which gene networks support activity of
these circuits, and how DNA methylation cements the transcriptional landscape to alter behavior. This award will
allow research into neural mechanisms of opioid use disorder with unprecedented resolution, and has the
potential to transform how we approach studying the genetics of substance use disorders. Together, this critical
information will help inform new treatment strategies to prevent relapse.
项目摘要
阿片类药物使用障碍对许多人来说是终生烧伤,施加了高昂的个人,财务和健康成本。
即使在节制长期之后,许多康复中的人也会继续缓解,包括那些接受的人
药物辅助治疗。反复的阿片类药物暴露通过产生正常奖励电路功能
持久的分子变化改变了生理和支持继续使用药物。这些细胞适应
在持续的继电器脆弱性中隐含了
持久性。进一步缺乏有关改变电路的确切分子适应的信息
功能,以及它们在哪些特定电路中起作用来促进救济。理解这个“谁,什么,何时和
在哪里,“将是识别新的治疗靶标的关键。在这里,我们将使用多种多数问题回答这些问题
使我们能够在特定圆圈中对神经元进行测序,操纵和记录的水平方法
阿片类型的自我管理和继电器。
我们的初步数据表明,腹侧的遗传差异和遗传性神经元亚型
芬太尼自我给药后的换段区域(VTA)经历差异分子适应
假设是由特定电路的活动依赖性转录变化引起的。我们进一步假设
转录变化是通过基因启动子的甲基化和脱甲基化来维持的。我们将首先
在VTA神经元中记录钙活性,这些钙活性将投射到伏隔核(NAC)或杏仁核(Amy) -
已知对药物摄入和救济至关重要的预测。然后,在同一神经元中
同一动物,我们将确定自我管理后哪些基因网络在转录上发生了变化和
一直持续到继电器测试。接下来,我们将确定驱动持续差异的DNA甲基化标记
表达,重点是对突触可塑性重要的基因。接下来,我们将使用CRISPR/DCAS9融合
在我们确定的特定电路中,在我们确定的局部操纵甲基化状态的构造。该建议将使我们能够
定义支持阿片类药物摄入和继电器的特定VTA电路,基因网络支持的活动
这些电路以及DNA甲基化如何巩固转录局势以改变行为。这个奖项将
允许研究阿片类药物使用障碍的神经机制,并具有前所未有的分辨率,并具有
改变我们如何研究物质使用障碍的遗传学的潜力。在一起,这一点
信息将有助于为防止退休的新治疗策略提供信息。
项目成果
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