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Agrin在间充质干细胞调控水通道蛋白-4极性分布改善中年HD小鼠脑类淋巴功能中的机制研究

批准号:
82101330
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
吴腾腾
依托单位:
学科分类:
运动障碍性疾病
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
吴腾腾

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
反义寡核苷酸(ASO)是目前唯一通过临床II期研究的亨廷顿病基因疗法。然而,鞘内注射ASO的疗效不足脑组织直接给药疗效的50%。我们发现,这可能是由于鞘内注射的ASO主要通过脑类淋巴系统入脑,但HD小鼠的脑类淋巴功能受损,使得ASO的入脑效率明显下降。我们前期发现,AQP-4定位异常是导致中年HD小鼠脑类淋巴功能紊乱的原因,而间充质干细胞(MSC)可纠正其AQP-4的定位异常并改善脑类淋巴功能,提高ASO的疗效,但其机制不清。研究表明,Agrin是介导AQP-4正常定位的关键蛋白,而我们发现MSC可以促进其分泌,这提示Agrin可能是MSC改善中年HD小鼠脑类淋巴功能的作用靶点。因此,本课题将以Agrin为切入点,从功能、结构及蛋白互作层面探索MSC改善中年HD小鼠脑类淋巴功能的分子机制,为更好地对MSC进行基因编辑,从而使其发挥更强的脑类淋巴功能调控作用,提供理论依据。
英文摘要
Antisense Oligonucleotide (ASO) is currently the only gene therapy for Huntington's disease that has passed clinical phase II studies. However, the efficacy of intrathecal injection of ASO is less than 50% to that of direct administration into brain. We found that this may be due to the fact that the intrathecal ASO mainly enters the brain through the glymphatic system, but the glymphatic function of HD mice is impaired, which makes the efficacy of ASO significantly decreased. We previously found that abnormal AQP-4 localization is the cause of glymphatic dysfunction in middle-aged HD mice, and mesenchymal stem cells (MSC) can correct the abnormal localization of AQP-4 and improve glymphatic function and increase the ASO efficacy, but its mechanism is unclear. Studies have shown that Agrin is a key protein that mediates the polarity of AQP-4, and we found that MSC can promote its secretion, which suggests that Agrin may be a target for MSC to improve glymphatic function in middle-aged HD mice. Therefore, this study will use Agrin as the entry point to explore the mechanism of MSC improving glymphatic function in middle-aged HD mice from the level of function, structure and protein interaction. It will provide a theoretical basis to further optimize MSC, so as to better promote the glymphatic function of HD. It will at last improve the efficacy of intrathecal injection of drugs such as ASO.
本研究基于早期发现,即脑类淋巴系统(PVS)功能与亨廷顿病(HD)基因修饰疗法——反义寡核苷酸(ASO)的疗效密切相关,旨在探讨间充质干细胞(MSC)对中年HD小鼠PVS功能的改善机制,为MSC联合ASO治疗提供理论依据。然而,由于ASO的Ⅱ期临床试验未能取得成功,本课题相应调整了研究设计,以拓展研究结果在临床中的解读和应用。.在前期研究的基础上,我们进一步探讨了Agrin在MSC改善中年HD小鼠PVS功能中的作用。首先,我们验证了MSC对中年HD小鼠PVS功能的改善作用,并评估其对水通道蛋白4(AQP-4)、Agrin及相关锚定蛋白的影响。随后,通过静脉注射腺相关病毒(AAV)干扰内皮细胞Agrin的表达,发现MSC对PVS的改善作用依赖于Agrin的存在。Agrin表达被抑制后,相较于MSC干预组,AQP-4极性变化主要表现为细胞膜上AQP-4的减少以及细胞质内AQP-4的增加。进一步探究Agrin改善PVS功能的机制时,我们采用免疫荧光-邻近连接检测(PLA)技术,发现MSC治疗能够显著增强AQP-4、肌营养不良蛋白复合物(DAPC)与Agrin之间的相互连接,而抑制DAPC表达会导致AQP-4与Agrin之间的连接受阻。基于这一结果,我们提出新的科学问题—MSC如何调控Agrin的表达?RNA测序(RNA-seq)结果表明,MSC在中年HD小鼠颅内引起的基因表达变化主要集中在三个信号通路,为后续MSC优化策略提供了实验依据。最后,MSC对PVS改善的临床意义何在?PVS在HD中不仅介导ASO向脑组织的扩散,还介导突变型亨廷顿蛋白(mHTT)通过脑脊液(CSF)清除。此外,我们进一步证实PVS还参与干扰素-γ(IFN-γ)的脑内清除,而MSC能够促进HD小鼠脑内过量IFN-γ的清除,从而改善颅内炎症水平。本研究为MSC改善HD患者PVS功能及相关治疗靶点的探索提供了重要基础。研究期间,我们已发表SCI论文2篇(IF>5),中文综述1篇,另有一篇总结性论文正在撰写中,整体上达成研究目标。
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