基于青光眼类器官模型研究CREB/c-Fos通路在视神经损伤与修复中的作用及机制
批准号:
82101118
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:
唐明君
依托单位:
学科分类:
青光眼、视神经及视路疾病
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
唐明君
中文摘要
高眼压是青光眼视神经损伤的最重要危险因素,缺乏自然动物模型是研究该损伤机制的主要障碍之一,我们在前期研究中创新性地对由人诱导多能干细胞分化的视网膜类器官加压处理,构建出一种高度模拟眼压升高环境的人青光眼类器官模型。基于此模型,通过RNA-seq测序筛选了一个关键基因c-Fos。加压后,c-Fos表达上调,视神经轴突出现损伤;撤去压力后,c-Fos表达显著下降,损伤的轴突呈现部分修复;同时,c-Fos抑制剂能使损伤轴突再次延伸。通过数据库分析,表明c-Fos可能受上游基因CREB转录调控。为此,本项目拟体外通过细胞原代培养、RNA干预、ChIP等实验证明CREB转录调控c-Fos;体内通过小鼠硅油诱导青光眼模型验证其对视网膜功能的影响。该研究不仅揭示高眼压下CREB调控c-Fos转录表达的具体分子机制,而且阐明其在视神经损伤及修复再生中的作用,为青光眼视神经修复与再生治疗提供新靶点。
英文摘要
High intraocular pressure is the most important factor contributing to glaucomatous optic nerve injury. Lacking natural animal glaucoma model is the main obstacle concerning to understanding mechanism of optic nerve injury. In our previous studies, we innovatively treated the HiPS-induced retinal organoid with pressure, constructing a human glaucomatous organoid model which highly simulates the environment of IOP elevation. Based on this model, we performed RNA-seq to screen out a key gene c-Fos. Under hypertension, elevated c-Fos expression induced axonal injury. While pressure was removed, c-Fos expression decreased significantly, damaged axons appeared partial repaired. In addition, c-Fos specific inhibitor was able to extend broken axons. By database analysis, c-Fos expression may be regulated by the transcriptional factor CREB. Thus, this project will in vitro perform primary cell culture, RNA intervention, ChIP and other experiments to prove the role of CREB on c-Fos transcriptional regulation; in vivo verify its effects on retinal function through murine silicone oil-induced glaucomatous model. This study not only reveals the specific molecular mechanism of CREB regulation on c-Fos transcriptional expression under high intraocular pressure, but also clarifies its role in optic nerve injury and nerve repair, which provides a new target for regeneration of glaucomatous optic nerve.
青光眼视神经损伤的核心危险因素——病理性高眼压的分子机制研究长期受限于天然动物模型的缺乏。本项目基于人诱导多能干细胞分化的视网膜类器官,创新性建立可动态模拟眼压波动环境的青光眼类器官模型。通过该模型,首次发现机械压力可诱导c-Fos基因显著上调,并直接介导视神经轴突损伤:加压导致轴突损伤伴c-Fos高表达,撤压后轴突部分再生伴随c-Fos表达回落,而c-Fos抑制剂可进一步促进轴突延伸。通过多组学分析及实验验证,揭示了CREB-ERG1-c-Fos级联调控轴的关键作用:①体外类器官模型证实CREB通过结合ERG1启动子区直接调控其转录,进而激活c-Fos表达;②体内小鼠视神经损伤模型显示CREB/c-Fos过表达显著降低视网膜神经节细胞存活率,并加重视觉诱发电位振幅衰减。研究按计划分阶段推进:2022年完成AAV2介导的CREB/c-Fos视网膜过表达实验,证实其加剧轴突退行性变;2023年通过视网膜类器官培养结合ChIP-qPCR、Co-IP等技术,明确高压状态下CREB结合在ERG1的启动子上致使视神经损伤;2024年运用CRISPR/Cas9系统实现视网膜特异性CREB/c-Fos敲除,使视神经损伤后轴突再生。本成果系统阐明CREB-ERG1-c-Fos信号轴在高眼压性视神经损伤中的双重调控机制:既介导压力应激的初始损伤,又参与撤压后的修复调控,为开发靶向表观遗传修饰的青光眼神经保护疗法提供了全新干预靶点。
运用干细胞(类器官)青光眼模型研究Egr-1/c-Fos轴在视神经损伤与修复中的机制
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批准号:--
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项目类别:省市级项目
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资助金额:10.0万元
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批准年份:2022
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负责人:唐明君
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依托单位:
国内基金
海外基金