Dynamic proteomic maps of stem cell-derived neurons as a mechanistic discovery pipeline for rare neurological disease

Información del proyecto

RARE MAPS

Identificador del acuerdo de subvención: 896725

DOI

10.3030/896725

Proyecto cerrado

Fecha de la firma de la CE 24 Febrero 2020

Fecha de inicio 1 Febrero 2021

Fecha de finalización 31 Enero 2023

Financiado con arreglo a

• EXCELLENT SCIENCE - Marie Skłodowska-Curie Actions

Coste total

€ 162 806,40

Aportación de la UE

€ 162 806,40

Coordinado por

MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT ZUR FORDERUNG DER WISSENSCHAFTEN EV
Germany

Descripción del proyecto

Aumentar la resolución del estudio de las alteraciones del transporte de proteínas y cartografiar desvíos neuropatológicos

Los estudios a gran escala de todas las proteínas producidas por una célula u organismo (proteómica) han mejorado significativamente nuestra comprensión de las enfermedades. Con todo, se requiere una mayor resolución a nivel subcelular para identificar alteraciones del transporte de proteínas, que son responsables de muchas enfermedades. Las enfermedades neurológicas representan una gran proporción de las enfermedades raras y pueden tener efectos devastadores. Las neuronas son extrañas en comparación con otras células, ya que su estructura se divide en dendritas, soma y axón. Esto da como resultado células relativamente «largas» y, por lo tanto, el transporte eficiente de proteínas tiene una gran importancia en las neuronas. El proyecto financiado con fondos europeos RARE MAPS está aprovechando una técnica pionera denominada «Dynamic Organellar Maps» (mapas dinámicos de orgánulos). Proporcionará datos proteómicos con precisión subcelular (a nivel de orgánulos) en encéfalos y neuronas derivadas de células madre pluripotentes humanas inducidas (hiPSC) de un modelo murino para un trastorno neurodegenerativo raro denominado síndrome de deficiencia de AP-4. El estudio aumentará la utilidad de la técnica, a la vez que arrojará luz sobre el papel del transporte de proteínas axónicas en una enfermedad neurológica rara. El método proporcionará un flujo de trabajo de investigación que puede emplearse de manera generalizada en el estudio de trastornos neurológicos raros.

Objetivo

Rare diseases are a major unmet medical need, as is the definition of the relevant disease mechanisms. Many rare diseases affect the nervous system. These are challenging to treat, and mechanistic studies are difficult due to the inaccessibility of patient tissue. Global proteomic studies have provided insight into whole tissue or cell changes in protein abundance but lose information on protein subcellular localisation, which is important because defects in protein trafficking are implicated in many neurological disorders. In ‘RARE MAPS’ I propose an unbiased mechanistic discovery pipeline combining human induced pluripotent stem cells (hiPSCs) with advanced spatial proteomics. I will use a method developed by Dr. Borner called ‘dynamic organellar maps’, which provides quantitative protein subcellular localisation information at the whole proteome level. Used comparatively, it can detect changes in protein localisation due to a perturbation, allowing unbiased screening for phenotypic changes. To develop this workflow, I will apply it to the rare neurodegenerative disorder AP-4 deficiency syndrome. AP-4 knockout hiPSCs will be differentiated into cortical neurons and maps will be made of intermediate cortical stem cells and mature cortical neurons. Comparison to control cells will enable the detection of changes to protein localisation and abundance. I will also apply the maps to brain tissue from an AP-4 deficient mouse model to detect protein mislocalisation in vivo. I will then use CRISPR/Cas9 technology to investigate the role of novel and known AP-4-associated proteins in neuronal autophagy and axonal health. This project will demonstrate the utility of dynamic organellar maps to reveal molecular mechanisms of rare neurological disorders as well as provide new insights into the pathogenesis of AP-4 deficiency and the role of protein trafficking and autophagy in the axon.

Ámbito científico (EuroSciVoc)

• ciencias naturales › ciencias biológicas › neurobiología
• ciencias naturales › ciencias biológicas › bioquímica › biomoléculas › proteínas › proteómica
• ciencias médicas y de la salud › biotecnología médica › tecnologías celulares › células madre
• ciencias médicas y de la salud › medicina básica › neurología

Palabras clave

• mass spectrometry
• induced pluripotent stem cell
• neuron
• axon
• gene editing
• CRISPR
• adaptor protein complex
• autophagy
• neurodegeneration
• hereditary spastic paraplegia
• vesicles

Programa(s)

• H2020-EU.1.3. - EXCELLENT SCIENCE - Marie Skłodowska-Curie Actions PROGRAMA PRINCIPAL
  
• H2020-EU.1.3.2. - Nurturing excellence by means of cross-border and cross-sector mobility
  

Tema(s)

• MSCA-IF-2019 - Individual Fellowships
  

Régimen de financiación

MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)

Convocatoria de propuestas

H2020-MSCA-IF-2019

Coordinador

MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT ZUR FORDERUNG DER WISSENSCHAFTEN EV

• Aportación neta de la UEn: € 162 806,40
• Dirección: HOFGARTENSTRASSE 8 ; 80539 MUNCHEN ; Alemania
• Región: Bayern › Oberbayern › München, Kreisfreie Stadt
• Tipo de actividad: Research Organisations
• Coste total: € 162 806,40