TALEN在小鼠体内对神经细胞基因组原位编辑的研究
结题报告
批准号:
31472170
项目类别:
面上项目
资助金额:
80.0 万元
负责人:
徐兴然
依托单位:
学科分类:
C1801.基础兽医学
结题年份:
2018
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
付爱玲、曾忠良、赵爱珍、陈章宝、魏静、邓亚君、吴静、张恩齐、项松涛
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中文摘要
基因组缺陷与多种脑内疾病有关,改造缺陷基因可从根本上阻断疾病进程。目前尚无有效的方法实现脑基因组原位编辑。以多肽为载体,引导转录激活因子样效应物核酸酶(TALEN)靶脑转运是解决这个难题的有效途径。本项目使用靶脑功能的RDP多肽,以Huntington's综合征致病关键基因it-15为对象,从三个方面阐明TALEN进入神经细胞定点修改靶基因:(1)构建在神经细胞发挥作用的TALEN质粒并制备RDP-TALEN蛋白,通过细胞和小鼠体内实验验证RDP-TALEN进入脑细胞对基因组编辑并影响Huntington's综合征进程;(2)RDP与包含特异启动子的TALEN质粒形成多肽/核酸复合物,验证TALEN仅在脑多巴胺神经元表达并起作用;(3)探讨多肽携带TALEN蛋白及核酸的穿膜机制。本研究可为体内人工编辑脑细胞基因组提供安全有效的方法、并为探索神经元基因与动物疾病之间的关系,提供重要的理论依据。
英文摘要
Gene deficiency are always related to brain disorders, and naturally, the optimal approach of preventing disease progress is to modify and correct the defective gene. Until now, there is no effective method to achieve brain genome editing in situ. To address this problem, we propose a brain-targeting delivery carrier, RDP peptide, to conjugate with transcription activator-like effector nucleases (TALEN), a macromolecule for genome editing, and to deliver TALEN across the blood-brain barrier and into neuronal cells. In this study, we will demonstrate the biological avitivities of the conjugation of RDP and TALEN in three aspects, by using the TALENs knockout the key gene of Huntington's disease, it-15 (Htt): (1) the gene vector of TALEN in neuronal cells is constructed, the fusion protein of RDP-TALEN is prepared through gene engineering technology, and both cell culture and animal studies will be used to determine that the interest gene can be knocked out, then the progress of experimental Huntington's disease may be prevented when RDP-TALEN is delivered into mouse brain cells; (2) only in dopaminergic neuron of brain, TALEN gene will be expressed and play roles when the mice are administrated RDP/DNA complex, which is produced by RDP linked with TALEN gene containing specific promoter; (3) the transport mechanism of RDP-TALEN fusion protein and peptide/DNA complex will be investigated. The finding of this study will provide a safe and effective approach to edit artificially brain genome in vivo, and will supply important information and new knowledge essential for investigating the relationship between neuronal cell gene and animal diseases in theoretical framework and technical support.
亨廷顿舞蹈症(Huntington’s Disease,HD)是一种家族常染色体显性遗传病。近年来,对HD的研究报道逐渐增多并取得了一些进展,但对疾病发生的关键机制仍缺乏可靠的证据。目前对该病研究多选取以干细胞为载体的HD细胞模型、分析其mHtt表达后细胞的生理生化指标;同时也有以肿瘤细胞为载体的HD原位敲入模型,但此种HD细胞模型仅有DNA原位测序鉴定结果,没有基因组转录的mRNA及其翻译mHtt的研究证据。因此,⑴本课题借助TALEN和CRISPR/Cas9基因编辑技术,在HTT基因原位敲入加长CAG后、在以CATH-A细胞为载体的HD细胞模型和以C57BL为载体的HD小鼠模型中探索mRNA转录及mHtt翻译在HD发病中的可能机制。⑵在研究中发现HTT基因转录RNA时在Exon1内部存在控制CAG(PolyQ)转录长度的可变剪接现象,并建立了检测此现象的简便检测方法;借助此种检测方法我们完成人源神经细胞(U87MG, U251, H4, U-118MG, SW1088)鼠源细胞(Neuro-2A,CATH-A)及C57BL小鼠各个年龄段的各组织(大脑,小脑,肝脏,肾脏,肺,心脏,脾脏)大量检测工作,实验数据表明:所有受检细胞和组织的HTT基因转录RNA的Exon1内均存在有效剪接现象。⑶在构建完成的HD(150Q 90Q 50Q 20Q四种CAG PolyQ敲入长度)细胞后,常规培养条件下没有检测到HTT基因原位敲入长度PolyQ 的转录、只有正常细胞(7Q)的转录,但在iPSC诱导培养条件下我们得到了完整 (50Q 20Q)长度PolyQ转录体;随后在小鼠HD(150Q)模型中也有检测到72Q 90Q 的转录体;以上实验结果表明:HTT的Exon1内剪接控制着PolyQ的转录长度,即:可能决定着HD疾病的发生与否。我们现有的研究结果表明:HD发生的内在因素是基因组中CAG重复序列的增多,但第一外显子内部剪接机制能够在转录过程中修复突变的基因组序列,使成熟的mRNA保持PolyQ转录长度为7Q,目前其剪接机制尚不明确,但我们仍继续推进此项研究。
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DOI:--
发表时间:2018
期刊:江苏科技信息
影响因子:--
作者:彭怡;徐兴然
通讯作者:徐兴然
DOI:--
发表时间:2018
期刊:江苏科技信息
影响因子:--
作者:付彬;徐兴然
通讯作者:徐兴然
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