Project 1: Human tissue models to study infectious diseases: Human 2D and 3D neural cultures for studying virus tropism and infection phenotypes.

为了更好地解决一个迫切的需求，即需要一个经过改进的人类组织结构模型来研究传染性疾病，我们将提出改革的建议。 麻省理工学院人类组织和传染性疾病研究中心(MIT.HTMID)将继续研究。 通过使用与生物学和二维相关的病毒感染人类的大脑和中枢神经系统。 (2D)人的神经干细胞和人脑组织的三维结构(3D)。这些细胞是高度同质的。 人类神经元祖细胞、神经细胞、少突胶质细胞、星形胶质细胞、神经和小胶质细胞的制备。 从胚胎干细胞(ES)到诱导的多能干细胞(iPS干细胞)，这些细胞和细胞在人类干细胞中产生。 而组织的核心。之前的工作已经证明，这些细胞和它们形成的有机化合物是相互作用的。 近乎生理学的功能，从而代表了一种新的实验系统，这是一种比计算机更优越的系统 啮齿动物模型。作为第一个项目的主要目标，Aim-1a旨在为五种细胞类型定义主要的病毒感染和表型。两种细胞类型。 在MIT.HTMID和病毒学核心中产生的多种病毒将不会被使用。首先，我们将继续研究黄病毒。 包括登革热病毒、西尼罗河病毒、禽流感病毒和寨卡病毒。的确，这是他们学习的一个非常重要的动机。 人类的大脑组织和病毒感染无法理解寨卡病毒感染的主要发病机制，而寨卡病毒和病毒感染是寨卡病毒感染的主要原因。 小头畸形症和格林-巴利综合征在世界范围内流行。第二，我们将不使用假型水泡性口炎。 病毒集团(VSV)将研究几种非脑炎病毒的入院情况，包括东部马脑炎病毒和病毒。 (EEEV)、西部马脑炎病毒(WeEV)和委内瑞拉马脑炎病毒(VEEV)。 将病毒信封中的病毒替换为EEEV、Weev或VEEV的病毒，使我们能够更好地研究病毒在病毒中的进入。 细胞和3D有机化合物。这些实验具有非常重要的意义，因为EEEV、VVEEV、VE和WEV都是如此。 选择药物。使用伪型来选择病毒，并选择多种相关的病毒类型，这将使我们能够更好地研究病毒。 趋向性、病理学、性别和潜在的治疗靶点。项目1-Aim-1a将不检查病毒感染和表型;。 也就是说，我们将继续分析病毒的复制、细胞的存活率、自发的电活动、转录组和基因。 分泌物包括变化、变化和潜在的变化，以将细胞与其他类型的细胞区分开来。这种方法非常重要，因为它不会。 展示哪些细胞类型最不容易受到病毒感染，也揭示了它们的相似之处和不同之处。 在这些病毒中，可能导致非常不同的临床疾病的病毒。在项目1中，我们的目标是1B，我们将提议研究这种病毒。 感染是在新的三维人脑组织器官移植模型的背景下进行的。我们的研究小组可能不会。 在拥有产生包括小胶质细胞在内的多种有机化合物的技术能力方面是独一无二的，这些细胞是最具免疫力的。 小胶质细胞是大脑的核心。我们的新目标是确定激活的小胶质细胞是否通过分泌新的因子发挥保护作用。 这将建立一个更好的抗病毒环境。或者，我们还将测试一种新的假说，即依赖于小胶质细胞。 感染寨卡病毒后，人们能够将其迁移到脑组织中，从而启动神经干细胞的细胞毒性免疫感染。 类型。这些实验的目的是为了了解胎儿大脑是如何被寨卡病毒感染的。 小头畸形症的原因。通过成立MIT.HTMID医疗中心，将极大地促进这项工作的开展。

To address a critical need for improved human tissue models to study infectious diseases, we propose to form  the MIT Center for Human Tissues and Infectious Diseases (MIT.HTMID). The MIT.HTMID Center will study  viral infections of the human brain and central nervous system by using biologically relevant two dimensional  (2D) human neural cells and three dimensional (3D) human cerebral organoids. The cells are homogeneous  preparations of human neuronal progenitors, neurons, oligodendrocytes, astrocytes, and microglia, derived  from embryonic stem (ES) cells and induced pluripotent stem cells (iPS cells), and produced in the Human Cell  and Tissue Core. Prior work has demonstrated that these cells and the organoids formed are  near­physiological in their biological functions, thereby representing an experimental system that is superior to  rodent models. The goal of Project 1, Aim 1A is to define the viral infection phenotypes for five cell types. Two  types of viruses, produced in the MIT.HTMID Virology Core, will be used. First, we will study flaviviruses,  including Dengue Fever Virus, West Nile Virus, and Zika Virus. Indeed, an important motivation for studying  human brain tissue and viruses is to understand the pathogenesis of Zika virus infections, which are causing  microcephaly and Guillain Barre syndrome worldwide. Second, we will use pseudotyped vesicular stomatitis  viruses (VSV) to study entry of several encephalitic viruses, including Eastern Equine Encephalitis Virus  (EEEV), Western Equine Encephalitis Virus (WEEV) and Venezuelan Equine Encephalitis Virus (VEEV). By  replacing the VSV viral envelope with that of EEEV, WEEV, or VEEV, we are able to study virus entry in the 2D  cells and 3D organoids. These experiments are highly significant  because EEEV, VEEV, and WEEV are  select agents. Using pseudotyped select viruses and multiple relevant cell types will allow us to study virus  tropism, pathology, and potential therapeutic targets. Project 1 Aim 1A will examine virus infection phenotypes;  that is, we will analyze virus replication, cell viability, spontaneous electrical activity, transcriptome and  secretome changes, and potential to differentiate to other cell types. This approach is significant because it will  demonstrate which cell types are most susceptible to virus infections, also revealing similarities and differences  among viruses that cause very different clinical diseases. In Project 1, Aim 1B, we propose to study virus  infection in the context of the three dimensional human cerebral organoid tissue model. Our group may be  unique in having the technical capacity to generate organoids that include microglia, which are the immune  cells of the brain. Our goal will be to determine if activated microglia have protective roles by secreting factors  that establish an antiviral environment. Alternatively, we will also test a hypothesis that microglia, upon  infection with Zika virus, are able to migrate into cerebral organoids to initiate cytotoxic infection of neural cell  types. These experiments are aimed at understanding how the fetal brain becomes infected by Zika virus to  cause microcephaly. The work will be facilitated greatly by forming the MIT.HTMID Center.