课题基金 / 基金详情

多通道Patch-seq探究视皮层PVALB神经元在弱视中的生理和分子机制

批准号:
82201231
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
20.0 万元
负责人:
韦佳如
依托单位:
学科分类:
视觉、视光学与近视、弱视及眼肌疾病
结题年份:
2024
批准年份:
2022
项目状态:
已结题
项目参与者:
韦佳如

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
弱视是一种严重影响视觉功能的儿童眼病,且发病机制复杂。视皮层的PVALB抑制性神经元介导视觉信息传递和眼优势柱可塑性,但其在弱视中的作用及机制尚未明确。我们前期利用单眼剥夺法构建了Pvalb-Cre/Ai9小鼠弱视模型,并运用多通道膜片钳联合单细胞转录组测序(Patch-seq)技术收集了PVALB神经元及周围神经元的转录组、电生理特征、突触连接、细胞形态和解剖位置等多模态数据。数据整合分析发现弱视相关的基因和信号通路与神经元的形态结构、电生理功能和可塑性显著相关。据此我们提出科学假说:PVALB抑制性神经元的分子、形态、生理和功能异常介导弱视的发生和发展。本项目拟继续利用多通道Patch-seq技术解析PVALB神经元在弱视发病过程中的多模态数据特征,并在分子遗传-形态位置-电生理特性-环路功能四位一体诠释PVALB神经元在弱视中的作用机理,为弱视患者的临床诊疗提供可靠的实验和理论依据。
英文摘要
Amblyopia is a pediatric eye disease that seriously affects visual function, and its pathogenesis is complex. PVALB inhibitory neurons in the visual cortex mediate visual information transmission and dominant column plasticity, but its role and mechanism in amblyopia remain unclear. In previous work, we constructed a Pvalb-Cre/Ai9 mouse amblyopia model through monocular deprivation, and collected multimodal data of PVALB neurons and related neurons, including transcriptomes, electrophysiological characteristics, synaptic connections, cell morphology and anatomical position with multi-patch-seq. Data integration analysis found that key genes and signaling pathways related to amblyopia are closely related to neuron electrophysiological properties, cell morphology and plasticity. Therefore, we hypothesized that molecular, morphological, physiological and functional abnormalities of PVALB inhibitory neurons mediate the occurrence and development of amblyopia. This project intends to use the multi-patch-seq technology to explore the multimodal data characteristics of PVALB neurons at the single-cell level during the onset of amblyopic disease. Thus, the functional mechanism of PVALB neurons in amblyopia is explained in terms of molecular genetics, morphological position, electrophysiological characteristics and loop function, providing reliable experimental and theoretical basis for clinical diagnosis and treatment of amblyopia patients.
视皮层位于大脑枕叶,是大脑皮层中专门处理视觉信息的脑区,产生这种视觉功能的细胞和分子基础还不清楚。弱视是早期视觉经验异常引起的视觉损伤,尤其是视皮层病理性改变,目前缺乏有效的治疗手段。多年来,针对弱视的药物研发或治疗方法进展缓慢,原因在于我们对视皮层的认识有限。. 本项目组开发了一种成体脑组织全细胞分离技术,获得高质量的单细胞悬液,建立了高通量的单细胞测序和体外细胞培养系统。我们通过高通量的单细胞转录组测序绘制了视皮层的单细胞谱图,确定了多种不同的细胞类型,其中包括2类新型的神经元类群HPCAL1+NPY+和L4 RORB+OSTN+。抑制性神经元介导视觉信号的调控,与弱视视觉功能障碍密切相关。根据标记基因和数据整合的方法,视皮层抑制性神经元主要分为PVALB、SST、VIP和LAMP5。视皮层的PVALB抑制性神经元介导视觉信息传递和眼优势柱可塑性。根据细胞解剖位置和基因表达,PVALB+亚类进一步细分为6种细胞类型,其分布不受空间限制。PVALB抑制性神经元直接接收丘脑输入,突触主要位于胞体和近端树突上,使用GABA受体α1亚基,并产生γ频率节律性,介导感觉处理和学习。单眼剥夺模型发现视觉经验能驱动视皮层高表达OSTN,本项目鉴定了分子水平上独特的神经元类群L4 RORB+OSTN+,发现其在基因表达水平上表现出显著的差异,参与视觉可塑性调节。结合Patch-seq和荧光原位杂交鉴定了新型的标记基因HPCAL1+和神经元HPCAL1+NPY+,HPCAL1+NPY+神经元在视觉学习记忆里有着重要作用。本项目有助于我们理解视皮层的工作原理,为诠释弱视的生理机制和分子机制以及寻找弱视诊疗新靶点提供可靠的理论依据。相关研究成果已在Nature Protocols国际主流学术期刊上发表。
兴奋性神经元激活HAPLN2/GPM6A/β- catenin信号增强胶质母细胞瘤干性的机 制研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    10.0万元
  • 批准年份:
    2025
  • 负责人:
    韦佳如
  • 依托单位:
国内基金
海外基金