Viral and immune-mediated CNS pathology during SARS-CoV-2 infection

SARS-CoV-2 感染期间病毒和免疫介导的中枢神经系统病理学

基本信息

  • 批准号:
    10783141
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 123.02万
  • 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:
    2020-07-24 至 2025-06-30
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Project Summary The COVID-19 pandemic has rampantly affected the population of the world and created lasting effects on the economy, health and psyche of the global community. Although it shares similarities with SARS-CoV-1, the full extent of the pathophysiology caused by SARS-CoV-2 is unclear. In particular, extrapulmonary manifestations effects of SARS-CoV-2 infection remain poorly understood. Case series from China and Europe suggest that the central nervous system is involved in the disease process in at least a subset of patients, with some reports estimating up to 30% of COVID-19 patients having neurological symptoms, including seizure, intractable headache, and impaired smell and taste. Although there are reports of neurological disease in in COVID-19 patients, it is unclear if SARS-CoV-2 invades the central nervous system (CNS). Studies of other coronaviruses, including SARS-CoV-1, demonstrate clear neurotropism as well as neuroinflammation associated with other members of this family of viruses. These studies raise the possibility that SARS-CoV-2 may cause neurological symptoms either through invasion of the CNS or through an increase in inflammatory cytokines within the CNS. We hypothesize that SARS-CoV-2 infections have neuroinvasive potential and lead to altered and hyperinflammatory immune states within the CNS of infected individuals. We further hypothesize that infection of the CNS exacerbates respiratory dysfunction through direct toxicity of ACE2 expressing neurons that are critical regulators of cardiopulmonary function. Our investigations will combine the power of human studies with those utilizing mouse models in which we can readily administer virus and assess for pathophysiology. Aim 1, we will determine the CNS immune responses in COVID-19 patients with neurological symptoms. Using a combination of single cell RNA-sequencing, cytokine profiling, viral sequencing and antibody validations, we will fully dissect out the inflammatory responses within the CNS compartment compared to the systemic circulation in COVID-19 patients. Using mouse models, in Aim 2, we will investigate the encephalitic potential of SARS-CoV-2. Using several complementary approaches to infect mice with SARS-CoV-2, we will introduce the virus into the central nervous system of mice. Using depletion antibodies and various knockout mice, we will identify which immune cells are required for neuropathology in these mice through survival studies, flow cytometry and immunofluorescent staining. Finally, in Aim 3, we will evaluate the effects of CNS infection on respiratory outcomes. Because of the known expression of ACE2 in the brainstem, and the brainstem’s critical role in regulating cardiopulmonary functions, we suspect that CNS infection with SARS-CoV-2 will exacerbate SARS-CoV-2 respiratory disease. These three aims will help support our hypotheses of how SARS-CoV-2 infections can affect the CNS and respiratory compartments. We expect that our findings will uncover new strategies to treat patients diagnosed with COVID-19 and help gain new insight to understanding the biology of SARS-CoV-2 pathophysiology.
项目摘要 COVID-19大流行严重影响了世界人口,并对全球经济产生了持久影响。 全球社会的经济、健康和心理。虽然它与SARS-CoV-1有相似之处,但完整的 SARS-CoV-2引起的病理生理学程度尚不清楚。特别是肺外表现 对SARS-CoV-2感染的影响仍然知之甚少。来自中国和欧洲的病例系列表明, 至少在一部分患者中,中枢神经系统参与疾病过程, 估计高达30%的COVID-19患者有神经系统症状,包括癫痫发作,顽固性 头痛,嗅觉和味觉受损。尽管有报告称,在COVID-19中, 目前尚不清楚SARS-CoV-2是否侵入中枢神经系统(CNS)。其他研究 包括SARS-CoV-1在内的冠状病毒表现出明显的神经嗜性和神经炎症 与这个病毒家族的其他成员有关。这些研究提出了SARS-CoV-2 可通过侵入CNS或通过炎性细胞因子增加引起神经系统症状。 CNS内的细胞因子。我们假设SARS-CoV-2感染具有神经侵袭潜力, 感染者中枢神经系统内免疫状态的改变和高度炎症。我们进一步假设 CNS感染通过表达ACE 2的直接毒性加重呼吸功能障碍, 神经元是心肺功能的关键调节器。我们的调查将结合联合收割机 人类研究与那些利用小鼠模型的研究,在小鼠模型中我们可以容易地施用病毒并评估 病理生理学目的1,我们将确定COVID-19患者的CNS免疫应答, 神经系统症状使用单细胞RNA测序、细胞因子谱分析、病毒 通过测序和抗体验证,我们将充分剖析CNS内的炎症反应 与COVID-19患者的体循环相比,使用小鼠模型,在目标2中,我们 将研究SARS-CoV-2的脑炎潜力。使用几种互补的方法, 用SARS-CoV-2感染小鼠,我们将把病毒导入小鼠的中枢神经系统。使用 耗尽抗体和各种敲除小鼠,我们将确定哪些免疫细胞是必需的, 通过存活研究、流式细胞术和免疫荧光染色来观察这些小鼠的神经病理学。最后, 在目标3中,我们将评估CNS感染对呼吸系统结局的影响。由于已知的 ACE 2在脑干中的表达,以及脑干在调节心肺功能中的关键作用, 我们怀疑SARS-CoV-2的CNS感染会加重SARS-CoV-2呼吸道疾病。 这三个目标将有助于支持我们关于SARS-CoV-2感染如何影响CNS的假设, 呼吸腔室我们希望我们的研究结果将揭示新的策略,以治疗诊断为癌症的患者。 并帮助获得新的见解,以了解SARS-CoV-2病理生理学的生物学。

项目成果

期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
The Role of Immune Factors in Shaping Fetal Neurodevelopment.
免疫因子在塑造胎儿神经发育中的作用。
Impact of COVID-19 vaccination on symptoms and immune phenotypes in vaccine-naïve individuals with Long COVID.
COVID-19 疫苗接种对未接种疫苗的长 COVID 个体的症状和免疫表型的影响。
  • DOI:
    10.1101/2024.01.11.24300929
  • 发表时间:
    2024
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Grady,ConnorB;Bhattacharjee,Bornali;Silva,Julio;Jaycox,Jillian;Lee,LikWee;Monteiro,ValterSilva;Sawano,Mitsuaki;Massey,Daisy;Caraballo,César;Gehlhausen,JeffR;Tabachnikova,Alexandra;Mao,Tianyang;Lucas,Carolina;Peña-Hernandez,M
  • 通讯作者:
    Peña-Hernandez,M
Enhanced inhibition of MHC-I expression by SARS-CoV-2 Omicron subvariants.
Tracking Smell Loss to Identify Healthcare Workers with SARS-CoV-2 Infection.
追踪嗅觉丧失以识别感染 SARS-CoV-2 的医护人员。
  • DOI:
    10.1101/2020.09.07.20188813
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Weiss,JulianJ;Attuquayefio,TukiN;White,ElizabethB;Li,Fangyong;Herz,RachelS;White,TheresaL;Campbell,Melissa;Geng,Bertie;Datta,Rupak;Wyllie,AnneL;Grubaugh,NathanD;Casanovas-Massana,Arnau;Muenker,MCatherine;Handoko,Ryan;Iw
  • 通讯作者:
    Iw
The neurobiology of long COVID.
  • DOI:
    10.1016/j.neuron.2022.10.006
  • 发表时间:
    2022-11-02
  • 期刊:
  • 影响因子:
    16.2
  • 作者:
    Monje M;Iwasaki A
  • 通讯作者:
    Iwasaki A
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  • 批准号:
    10223167
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 123.02万
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    2020
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    $ 123.02万
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  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 123.02万
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Viral and immune-mediated CNS pathology during SARS-CoV-2 infection
SARS-CoV-2 感染期间病毒和免疫介导的中枢神经系统病理学
  • 批准号:
    10458248
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 123.02万
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  • 批准号:
    9789952
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 123.02万
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Understanding the cellular basis for persistent immune activation in the central nervous system during virologically suppressed HIV
了解病毒学抑制艾滋病毒期间中枢神经系统持续免疫激活的细胞基础
  • 批准号:
    10000209
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 123.02万
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疟疾蚊冈比亚按蚊吸血行为的调节
  • 批准号:
    8089420
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 123.02万
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Regulation of blood feeding behavior in the malaria mosquito Anopheles gambiae
疟疾蚊冈比亚按蚊吸血行为的调节
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  • 财政年份:
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  • 资助金额:
    $ 123.02万
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相似国自然基金

新型蝙蝠MERS簇冠状病毒HKU5的ACE2细胞受体识别及其分子机制研究
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  • 批准年份:
    2024
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    Y24H280055
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  • 批准号:
    82330111
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    32300137
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    32302080
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    青年科学基金项目
感毒清经ACE2/Ang(1-7)/MasR信号通路抑制PM2.5诱导慢性气道炎症的机制:聚焦肺泡巨噬细胞极化与“胞葬”的表型串扰
  • 批准号:
    82305171
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  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
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  • 批准号:
    32372399
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
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  • 批准号:
    82272305
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    52 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

新型コロナウイルス感染阻害能を有する抗ACE2抗体の阻害機構に関する構造基盤解明
阐明具有抑制新型冠状病毒感染能力的抗ACE2抗体抑制机制的结构基础
  • 批准号:
    24K09338
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 123.02万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
ACE2のユビキチン化を介したコロナウイルス感染機構の解明と創薬への挑戦
通过ACE2泛素化阐明冠状病毒感染机制和药物发现的挑战
  • 批准号:
    22KJ2499
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 123.02万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
ACE2阻害薬およびERK経路阻害薬による慢性腎炎進展抑制効果の検証
ACE2抑制剂和ERK通路抑制剂抑制慢性肾炎进展的效果验证
  • 批准号:
    23K14982
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 123.02万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Large-scale compatibility assessments between ACE2 proteins and diverse sarbecovirus spikes
ACE2 蛋白和多种 sarbecovirus 尖峰之间的大规模兼容性评估
  • 批准号:
    10722852
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 123.02万
  • 项目类别:
一次線毛とコロナウイルス感染におけるACE2の役割の解明
阐明 ACE2 在原发菌毛和冠状病毒感染中的作用
  • 批准号:
    22KF0004
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 123.02万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
The regulatory roles of ACE2 and its interaction with Nrf2 in arsenic-induced endothelial dysfunction in experimental and epidemiological studies
实验和流行病学研究中 ACE2 的调节作用及其与 Nrf2 的相互作用在砷诱导的内皮功能障碍中的作用
  • 批准号:
    23K16310
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 123.02万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Role of ACE2 in the mechanism of intestinal regeneration
ACE2在肠道再生机制中的作用
  • 批准号:
    23K15078
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 123.02万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Research and development of a novel pediatric anti-obesity medicine via ACE2 activation in DIZE
通过 DIZE 中 ACE2 激活研发新型儿科抗肥胖药物
  • 批准号:
    23K15417
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 123.02万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Lung delivery of novel ACE2 variants for COVID-19
针对 COVID-19 的新型 ACE2 变体的肺部输送
  • 批准号:
    10483042
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 123.02万
  • 项目类别:
ACE2 on gut barrier dysfunction and BRB disruption
ACE2 对肠道屏障功能障碍和 BRB 破坏的影响
  • 批准号:
    10535485
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 123.02万
  • 项目类别:
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知道了