利用光遗传学技术在ON型双极细胞上重建视网膜退行变性疾病的视觉功能

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81900874
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H1305.视网膜、脉络膜及玻璃体相关疾病
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The outcomes of retinal degenerative diseases are usually the apoptosis of photoreceptor cells, such as retinal pigmentation and age-related macular degeneration,which both are hot topics in fundus ophthalmology research. The retinal neuroprotection after the apoptosis of photoreceptor cells and even the reconstruction of visual signal transmission become extremely important. We had previously studied the retinal neuroprotection effect mediated by cannabinoids in degenerative diseases of the retina, which lays a certain foundation for the research on the function of bipolar cells. We next propose to restore light capability by optogenetics tools. This project intends to carry out the following series of studies by means of electrophysiological recording:1)The newly developed photosensitive ion channel protein will be introduced into bipolar cells located downstream of photoreceptor cells to convert light-insensitive ON bipolar cells to a light-sensitive state. The combined pattern of light-sensitive proteins converts OFF bipolar cells to light-sensitive state as well.2) A targeting motif will be added in the vector to target either the central area or surround area of these ON bipolar cells. The center-surround receptive field will recreated that further permits improvement of visual spatial processing for restored vision.3) The light response of bipolar cells and downstream ganglion cells will recorded by single cell electrophysiological patch clamp.Our study will provide new therapeutic strategy for vision restoration for retinal degenerative diseases.
视网膜色素变性和黄斑变性等退行性疾病主要特征是光感受器细胞凋亡,而下级神经网络结构正常,因此光感受器细胞凋亡后的视网膜保护乃至视觉信号传导重建异常重要。申请人前期成果研究了视网膜退行性疾病中大麻素受体介导的神经保护作用,对双极细胞的研究有一定的基础。本项目拟进一步联合光遗传学技术,重建视网膜视觉信号传导,开展以下系列研究:1)对光感受器细胞下级的双极细胞引入最新研发光敏离子通道蛋白,使ON型双极细胞获得“感光”能力;组合的光敏蛋白模式使OFF型双极细胞也恢复电活动。2)通过引入定位基序(targeting motif),以模拟中心/周边视觉神经元感受野的方式分布光敏蛋白,提高双极细胞的视觉信号加工能力。3)用单细胞电生理膜片钳的方法,记录双极细胞和下游神经节细胞的对光反应,鉴定视网膜视觉信号传导的重建。申请人拟通过本项目的研究,为视网膜退行性疾病的治疗提供新的理论基础。

结项摘要

光感受器细胞凋亡后的视网膜色素变性和老年黄斑变性等常见致盲眼底病,本项目拟联合光遗传学技术,重建视网膜视觉信号传导。应用基因工程技术改造光敏蛋白PsChR,筛选出Ca2+通透性更高的突变体PsCatCh2.0,并在非洲爪蟾蜍卵母细胞中,验证PsCatCh2.0的光敏感性及动力学特性。PsCatCh2.0的最佳激活波长在470nm左右,可以在对视网膜安全的光强阈值范围内产生电流反应,具有高光敏感性;PsCatCh2.0可以稳定的响应高频率的光刺激,超过视觉信号需要的24Hz,满足光遗传学恢复视觉功能的动力学需求。进一步在rd1小鼠上,通过玻璃体腔注射病毒rAAV2/2-CMV-PsCatCh2.0-EGFP导入PsCatCh2.0,取视网膜切片进行全细胞模式膜片钳,记录表达PsCatCh2.0的视网膜神经节细胞的对光反应及响应频率。取视网膜和脑片进行免疫荧光染色,评估c-Fos和Arc在视网膜、上丘和视觉皮层V1区的表达;记录老鼠V1区闪光视觉诱发电位;最后进行明暗箱和视动反应这两个行为学实验,评估治疗后rd1小鼠的视觉行为学的恢复。结果显示PsCatCh2.0能有效的改善模型鼠视力,具有很好的临床意义前景。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Visual function restoration with a highly sensitive and fast Channelrhodopsin in blind mice.
使用高度灵敏且快速的视紫红质通道恢复失明小鼠的视觉功能
  • DOI:
    10.1038/s41392-022-00935-x
  • 发表时间:
    2022-04-18
  • 期刊:
    Signal transduction and targeted therapy
  • 影响因子:
    39.3
  • 作者:
    Chen F;Duan X;Yu Y;Yang S;Chen Y;Gee CE;Nagel G;Zhang K;Gao S;Shen Y
  • 通讯作者:
    Shen Y

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其他文献

近地小行星(10302) 1989 ML和(4660)Nereus的轨道特征及演化分析
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  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    马月华
依他尼酸抑制小鼠气管平滑肌收缩
  • DOI:
    10.13294/j.aps.2019.0056
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    生理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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中国生态用地分类体系及其1996~2012年时空分布
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    10.11821/dlyj201703005
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    陈媛媛
思维进化蝙蝠算法及其在混合气体红外光谱特征选择中的应用
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    吉林大学学报(理学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    于哲舟;周春光;吉斌;赵颢;陈媛媛
  • 通讯作者:
    陈媛媛

其他文献

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陈媛媛的其他基金

纳米薄膜基板结合量子点多分子成像对循环肿瘤细胞和循环肿瘤干细胞的研究
  • 批准号:
    81702901
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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