Mapping epigenetic regulatory circuits of Th17 pathogenicity in autoimmunedisease
绘制自身免疫性疾病中 Th17 致病性的表观遗传调控回路
基本信息
- 批准号:9541948
- 负责人:
- 金额:$ 5.9万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2018
- 资助国家:美国
- 起止时间:2018-03-01 至 2021-02-28
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AffectAmericanAnimal ModelAnti-inflammatoryAttenuatedAutoimmune DiseasesAutoimmune ResponsesAutoimmunityBindingBiological AssayCell physiologyCellsCellular AssayChromatinChronicComputing MethodologiesDataData SetDevelopmentDiseaseDisease modelEpigenetic ProcessEquilibriumEventExperimental Autoimmune EncephalomyelitisFoundationsFunctional disorderGene ExpressionGene TargetingGenesGeneticGenetic TranscriptionHelper-Inducer T-LymphocyteHeterogeneityHomeostasisImmuneIn VitroIndividualInflammationInflammatoryInflammatory Bowel DiseasesInflammatory ResponseInterleukin-17InterventionLeadMapsMeasuresMediatingMultiple SclerosisNeuraxisPathogenicityPhenotypePopulationProtective AgentsPsoriasisRegulatory ElementRegulatory T-LymphocyteRheumatoid ArthritisRoleSupervisionT-LymphocyteTechnologyTestingTimeTissuesTransposaseVariantcytokinedisorder controlepigenetic variationepigenomeepigenomicsexperimental studyextracellularfunctional plasticitygenome-widein vitro Modelin vitro activityin vivoin vivo Modelinsightmouse modelpathogenpreventprogramsresponsesingle cell analysissingle-cell RNA sequencingtranscription factor
项目摘要
Immune cells have diverse functions, from regulatory roles in tissue homeostasis to inflammatory
responses against foreign challenges. In autoimmune disease, affected immune cells acquire a pathogenic
state characterized by chronic activation of proinflammatory genes. CD4+ Th17 cells exemplify this functional
plasticity, acting as protective agents in gut function or harmful instigators of inflammation in autoimmune
disease. Th17 cells have been shown to be disease-causing agents in several autoimmune disorders affecting
>10 million Americans, including multiple sclerosis, inflammatory bowel disease, psoriasis, and rheumatoid
arthritis. Previous studies have revealed considerable heterogeneity in the ability of Th17 cells to induce
disease and become pathogenic in animal models of multiple sclerosis. My objective is to identify the
epigenetic regulatory mechanisms that control Th17 plasticity toward a pathogenic fate in autoimmune
disease. I hypothesize that Th17 effector function is encoded in the epigenome and this can be leveraged to
identify transcription regulators and remodeling events that distinguish the pathogenic state from regulatory
function in Th17 cells in autoimmune disease.
By applying recent advances in massively parallel single-cell epigenomics, computational methods for
predicting transcription factor binding and deciphering single-cell variation, and technologies for targeted
genetic perturbation10,12,17, I will test my hypothesis through the following aims: (1) Use the assay for
transposase accessible chromatin (ATAC)-seq to identify an epigenetic signature defining the Th17 pathogenic
fate in the context of in vitro cytokine-induced Th17 polarization; (2) Characterize epigenetic heterogeneity in
Th17 pathogenic cell fate using single-cell ATAC-seq during experimental autoimmune encephalomyelitis, an
autoimmune disease model of multiple sclerosis, and use this heterogeneity to identify potential transcription
factor regulators of Th17 autoimmunity; and (3) Perform genetic perturbation experiments during Th17
polarization and measure impact on gene expression and chromatin accessibility in order to determine
mechanisms of candidate drivers for establishing the Th17 pathogenic fate.
With these studies, I will reconstruct the epigenetic regulatory circuits, consisting of transcription
factors, target genes, and regulatory elements that control the disease-causing, pro-inflammatory cell fate of
Th17 cells. These studies will provide important insights into the epigenetic networks that control nuanced cell
function and reveal targeted strategies to reprogram immune cell pathogenic states in autoimmune disease
without affecting non-pathogenic Th17 function.
免疫细胞具有多种功能,从组织稳态的调节作用到炎症
应对外来挑战。在自身免疫性疾病中,受影响的免疫细胞获得致病性的
以促炎基因的慢性激活为特征的状态。CD 4 + Th 17细胞具有这种功能
可塑性,作为肠道功能的保护剂或自身免疫性疾病中炎症的有害煽动者,
疾病Th 17细胞已被证明是几种自身免疫性疾病中的致病因子,
> 1000万美国人,包括多发性硬化症、炎症性肠病、牛皮癣和类风湿性关节炎
关节炎先前的研究已经揭示了Th 17细胞诱导免疫应答的能力的相当大的异质性。
疾病并在多发性硬化症的动物模型中变成致病性。我的目标是找出
控制Th 17可塑性向自身免疫性疾病致病命运的表观遗传调节机制
疾病我假设Th 17效应子功能是在表观基因组中编码的,这可以被利用来
识别区分致病状态和调节状态的转录调节因子和重塑事件
Th 17细胞在自身免疫性疾病中的功能。
通过应用大规模并行单细胞表观基因组学的最新进展,
预测转录因子结合和破译单细胞变异,以及靶向
遗传干扰10,12,17,我将通过以下目的来检验我的假设:(1)使用该测定法,
转座酶可及染色质(ATAC)-seq以鉴定限定Th 17致病性的表观遗传标记
(2)在体外苦参碱诱导的Th 17极化的背景下表征表观遗传异质性,
在实验性自身免疫性脑脊髓炎中使用单细胞ATAC-seq检测Th 17致病细胞的命运,
自身免疫性疾病模型的多发性硬化症,并使用这种异质性,以确定潜在的转录
Th 17自身免疫的因子调节剂;和(3)在Th 17期间进行遗传扰动实验
极化和测量对基因表达和染色质可及性的影响,以确定
用于建立Th 17致病命运的候选驱动因子的机制。
通过这些研究,我将重建表观遗传调控回路,包括转录
因子,靶基因和调控元件,控制致病,促炎细胞的命运,
Th 17细胞这些研究将为控制细微细胞的表观遗传网络提供重要的见解
功能和揭示有针对性的策略,以重新编程自身免疫性疾病中的免疫细胞致病状态
而不影响非致病性Th 17功能。
项目成果
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