DDOD综合征小鼠模型听觉功能补偿和学习记忆障碍分子机制及治疗研究

批准号:
81873704
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
袁永一
依托单位:
学科分类:
H1405.耳鼻咽喉头颈发育相关疾病
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
黄莎莎、吴婕、康东洋、高松、李晓红、高搏、邱士伟、许晖雁、李晓鸽
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中文摘要
DDOD综合征又称显性遗传耳聋-甲发育不全综合征,其致病基因ATP6V1B2 由申请人团队鉴定,已报道的国内外所有患者均携带该基因c.1516C>T突变。对DDOD综合征患者进行人工耳蜗术后7年随访,发现其言语康复效果欠佳,经过系统表型再评估证实患者存在学习记忆障碍。我们前期在斑马鱼中研究了atp6v1b2基因对发育的影响,明确其与听觉、脑发育、四肢、血管生成等有关,为管家基因;构建了Atp6v1b2 c.1516C>T突变knockin小鼠模型,该模型表现为听力正常、学习记忆障碍和自发性癫痫。本课题拟研究该模型小鼠听觉补偿机制、学习记忆障碍的病理基础,分析管家基因ATP6V1B2异常在不同器官的功能调控和阈值效应;构建患者皮肤成纤维细胞来源的iPS细胞并进行突变修复和定向分化,探讨生物学治疗方案。本研究意义在于拓展DDOD综合征表型特征、明确其发病机制,为精准治疗、预后评估提供理论依据。
英文摘要
DDOD (Dominant deafness-onychodystrophy,MIM 124480) syndrome is a kind of rare disease. The pathogenetic gene was identified as ATP6V1B2 by the applicant’s team. The common c.1516C>T mutation in ATP6V1B2 was reported in patients diagnosed DDOD syndrome worldwide. Through a 7-year-follow-up after cochlear implantation operation and systematic phenotype analysis in DDOD syndrome patients, the dysfunctions of learning and memory were discovered. Our previous work in zebrafish showed that atp6v1b2 is a housekeeping gene which plays important roles in the development. Knockdown of atp6v1b2 resulted in hair cell loss, pericardial oedema, a non-inflated swim bladder, shorter pectoral fins and impairment of angiogenic vessel growth. We then constructed the Atp6v1b2 c.1516C>T mutation knockin mouse model. The major phenotypes of the knockin mouse model include dysfunctions of learning and memory, idiopathic epilepsy and normal hearing. In this study, we will investigate the mechanism of hearing compensation, the pathological basis of dysfunctions of learning and memory in the knockin mouse model to clarify the regulatory factors and its threshold effect of Atp6v1b2 in different organs. The iPS cells derived from skin mechanocytes of DDOD syndrome patients will be constructed, mutation corrected and directionally differentiated. The biotherapy for DDOD syndrome will then be explored. The meaning of this study lies in two aspects, the phenotype expansions and pathogenesis illumination for DDOD syndrome. The results will provide theoretical basis for precise treatment and prognosis evaluation.
通过构建耳聋甲发育不全(DDOD)综合征基因突变敲入小鼠模型Atp6v1b2 Arg506X/ Arg506X并对其进行表型评估及功能性磁共振检查,发现小鼠模型学习记忆能力低下且合并大脑结构异常,在海马、嗅球、杏仁核等与学习记忆密切相关的脑区存在功能连接异常。进一步研究显示:模型小鼠海马CA1区神经元个数显著降低,上述突变引起组成V-ATPase的B2与V1E2亚基间相互作用减弱,影响V-ATPase的组装,进而导致蛋白功能异常。.在药物治疗方面,通过解析致病通路筛选治疗药物。借助听觉功能及溶酶体功能研究,申请人首先将Atp6v1b2 Arg506X/ Arg506X小鼠耳聋病理部位定位于内耳螺旋神经节,随后发现c.1516 C>T突变导致螺旋神经元的溶酶体pH值升高,溶酶体降解功能降低,细胞内代谢产生的自噬小体无法被正常消化而出现堆积,即自噬流阻滞。自噬流阻滞进一步造成抗凋亡因子Bcl-2降解,促凋亡蛋白Bax被激活,活化的Bax结合到线粒体使线粒体膜的通透性增大,细胞色素C从线粒体释放到细胞质内,促进了凋亡复合体的形成。后者激活Caspase-3,启动细胞凋亡,最终导致听觉功能异常。针对这一通路,本团队筛选出抑制凋亡药物BIP-V5(Bax抑制蛋白V5型)。Atp6v1b2 Arg506X/ Arg506X小鼠自4周龄开始接受BIP-V5腹腔注射治疗,40周时无论听力表型还是病理改变都得到了改善。该研究为DDOD综合征的药物治疗提供新的视角。.在干细胞治疗方面,本课题通过使用非整合质粒递送系统,从DDOD综合征患者外周血单核细胞中制备了ATP6V1B2 p.Arg506X诱导多能干细胞系(iPSC,CPGHi002-A),该细胞系具有正常的核型及分化多能性。随后运用CRISPR/Cas9技术对该细胞系进行了基因矫正(CPGHi002-A-1),为综合征型耳聋患者的基因治疗奠定了基础。
期刊论文列表
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A novel variant in FOXC1 associated with atypical Axenfeld-Rieger syndrome.
FOXC1 中的一种新变异与非典型 Axenfeld-Rieger 综合征相关。
DOI:10.1186/s12920-021-01130-7
发表时间:2021-11-22
期刊:BMC medical genomics
影响因子:2.7
作者:Wang R;Wang WQ;Li XQ;Zhao J;Yang K;Feng Y;Guo MM;Liu M;Liu X;Wang X;Yuan YY;Gao X;Xu JC
通讯作者:Xu JC
DOI:10.1016/j.gep.2021.119229
发表时间:2021-12
期刊:Gene expression patterns : GEP
影响因子:--
作者:Weiqian Wang;S. Qiu;Shasha Huang;Guo-jian Wang;M. Han;D. Kang;Yongyi Yuan;Xue Gao;P. Dai
通讯作者:Weiqian Wang;S. Qiu;Shasha Huang;Guo-jian Wang;M. Han;D. Kang;Yongyi Yuan;Xue Gao;P. Dai
Four Novel Variants in POU4F3 Cause Autosomal Dominant Nonsyndromic Hearing Loss
POU4F3 的四种新变体导致常染色体显性非综合征性听力损失。
DOI:10.1155/2020/6137083
发表时间:2020-07-01
期刊:NEURAL PLASTICITY
影响因子:3.1
作者:Cui, Tian-Yi;Gao, Xue;Yuan, Yong-Yi
通讯作者:Yuan, Yong-Yi
DOI:--
发表时间:2021
期刊:中华医学杂志
影响因子:--
作者:冯梦龙;黄莎莎;唐凤珠;张昕;李晓红;邱士伟;袁永一
通讯作者:袁永一
Analysis of the genotype-phenotype correlation of MYO15A variants in Chinese non-syndromic hearing loss patients.
中国非综合征性听力损失患者MYO15A变异基因型与表型相关性分析
DOI:10.1186/s12920-022-01201-3
发表时间:2022-03-26
期刊:BMC medical genomics
影响因子:2.7
作者:Fu Y;Huang S;Gao X;Han M;Wang G;Kang D;Yuan Y;Dai P
通讯作者:Dai P
基因联合药物治疗ATP6V1B2相关综合征型耳聋多器官复杂表型的探索
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:52万元
- 批准年份:2022
- 负责人:袁永一
- 依托单位:
外胚层发育不良遗传性耳聋-甲发育不全综合征动物模型的建立及致病机制研究
- 批准号:81371098
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:70.0万元
- 批准年份:2013
- 负责人:袁永一
- 依托单位:
耳聋相关SLC26A4基因突变类型和临床表型相关性研究
- 批准号:30801285
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:20.0万元
- 批准年份:2008
- 负责人:袁永一
- 依托单位:
国内基金
海外基金
