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CAMLG通过调控GABRG2稳定性参与失眠障碍的机制研究

申报人:杨松瑞 申报日期:2026-03-05

基本情况

2026创新项目
CAMLG通过调控GABRG2稳定性参与失眠障碍的机制研究 学生申报
创新训练项目
医学
基础医学类
学生来源于教师科研项目选题
二年期
本项目拟以 CAMLG 对 GABRG2 稳态的调控及其与睡眠结构异常的关系为主要研究方向。首先,通过建立急性与慢性睡眠剥夺小鼠模型,检测前额叶皮层、海马、下丘脑和纹状体等脑区中 CAMLG 的表达变化,筛选其在失眠样状态下发生显著改变的关键脑区。其次,在锁定脑区内采用 AAV-shRNA 介导的 CAMLG 敲低策略,并进一步设置 GABRG2 回补救援实验,结合 EEG/EMG 睡眠监测技术,评估 CAMLG 敲低对睡眠—觉醒结构的影响,以及恢复 GABRG2 表达是否能够缓解 CAMLG 敲低所致的失眠样表型,从而验证 CAMLG 改变与睡眠结构异常之间的因果关系,并进一步判断该过程是否至少部分依赖于 GABRG2 稳态异常。最后,在细胞层面同时进行 CAMLG 敲低与过表达实验,聚焦 GABA-A 受体关键亚基 GABRG2,采用 CHX 半衰期追踪、BafA1/MG132 挽救实验以及与 Rab7/LAMP1 的共定位分析,解析 CAMLG 对 GABRG2 稳定性、胞内转运及降解通路的调控作用,进而阐明其参与失眠障碍的分子机制。
1本人曾参与指导教师主持的山东省医药卫生科技项目“ENC1 在阿尔茨海默病中的作用机制研究”的部分实验工作,了解文献查阅、实验实施和结果分析等科研流程。
2通过前期学习与实践,已掌握细胞培养与转染、药物处理、蛋白提取、Western blot 检测、免疫荧光染色及显微成像等基本技术。
3具备实验记录、数据整理、统计分析和材料撰写能力,可为本项目后续开展 CAMLG/GABRG2 相关机制研究提供基础。
1山东省卫健委,山东省医药卫生科技项目,202503100858,ENC1在阿尔茨海默病中的作用机制研究,2026-012027-125万元,在研,主持。
2济宁医学院,贺林院士新医学临床转化工作站科研基金,JYHL2021MS04,LHPP在抑郁症中的作用及机制研究,2022-012024-1210万元,结题,主持。
       指导教师具有神经精神疾病相关分子机制研究基础和项目指导经验,可在研究方案设计、技术路线优化、实验实施、结果分析及材料撰写等方面对项目团队进行指导。依托指导教师在研课题基础、课题组资源及学院实验平台,可为本项目提供实验场地、仪器设备、技术培训和实验条件保障。同时,指导教师具备较稳定的科研经费和资源支持能力,能够在项目实施过程中为团队提供必要且较充分的经费保障,确保项目按计划顺利开展。
省级

项目成员

序号 学生 所属学院 专业 年级 项目中的分工 成员类型
杨松瑞 精神卫生学院 精神医学(本科) 2024 负责研究方案制定、实验进度统筹,承担动物实验、机制验证、数据分析及结题材料撰写等工作。
梁意卓 临床医学院(附属医院) 临床医学(本科) 2024 参与样本处理、蛋白检测及分子生物学实验结果分析。
燕建树 精神卫生学院 精神医学(本科) 2023 参与实验记录、数据整理、统计分析及阶段性材料汇总。
卢治成 临床医学院(附属医院) 临床医学(本科) 2024 参与动物模型建立、在体验证实验实施及实验过程管理。
战奕伟 临床医学院(附属医院) 临床医学(本科) 2024 参与细胞模型构建、机制验证及实验结果整理。

指导教师

序号 教师姓名 所属学院 是否企业导师 教师类型
王凤亭 精神卫生学院

立项依据

  本项目拟以睡眠剥夺小鼠模型与细胞模型为研究对象,系统阐明 CAMLG 通过调控 GABAA 受体关键亚基 GABRG2 稳态参与失眠障碍的作用及其潜在神经生物学机制。
  (1明确睡眠剥夺(急性/慢性)条件下 CAMLG 的表达变化及其关键作用脑区;
  (2验证关键脑区 CAMLG/GABRG2 通路变化对睡眠—觉醒结构的影响;
  (3阐明 CAMLG 调控 GABRG2 稳定性、胞内转运及降解通路的分子机制。
  研究内容为系统阐明 CAMLG 在失眠障碍中的作用及其潜在神经生物学机制,本项目拟从表达变化筛查、动物体内验证和细胞分子机制分析三个层面展开,具体内容如下:
  (1)睡眠剥夺条件下 CAMLG 表达变化及关键脑区筛查
  失眠相关分子往往具有脑区特异性与状态依赖性。本部分拟通过构建急性与慢性睡眠剥夺模型,在多脑区水平检测 CAMLG 表达变化,确定其对失眠负荷最敏感的关键脑区,为后续脑区特异性干预提供靶点依据。
主要实施内容:
  ① 建立急性(24h)及慢性(7d)睡眠剥夺模型,设置相应对照组;
  ② 采集前额叶皮层、海马、下丘脑、纹状体等候选脑区组织;
  ③ 采用 Western blot 等方法检测 CAMLG 蛋白表达水平,比较不同模型与不同脑区间的差异,筛选“变化幅度显著且稳定”的关键脑区。
  (2)关键脑区 CAMLG/GABRG2 通路对睡眠—觉醒结构的影响(在体验证)
  仅有相关性不足以解释遗传线索的生物学意义。本部分拟通过 AAV-shRNA 在关键脑区特异性干预 CAMLG,并结合 GABRG2 表达调控及 EEG/EMG 睡眠监测获取客观睡眠结构指标,从而在动物体内验证 CAMLG/GABRG2 通路对睡眠表型的影响,并进一步明确该通路对睡眠—觉醒结构的调节作用。
主要实施内容:
  ① 在筛选出的关键脑区进行立体定位注射:AAV-shNCAAV-shCAMLG AAV-shCAMLG + AAV-GABRG2
  ② 待病毒稳定表达后,对 CAMLG 敲低效率及 GABRG2 回补效果进行 Western blot 验证;
  ③ 植入 EEG/EMG 电极并完成术后恢复及病毒表达;
  ④ 进行 24h 连续睡眠监测与分期分析,量化 Wake/NREM/REM 比例、睡眠潜伏期、觉醒次数、睡眠碎片化、昼夜节律等指标;
  ⑤ 比较不同处理组间睡眠结构差异,明确 CAMLG 敲低对睡眠—觉醒结构的影响,并观察 GABRG2 回补是否缓解相关异常表型;
  ⑥ 同步检测关键脑区样本中 GABRG2 的表达变化,将睡眠表型结果与受体表达变化进行对应分析,为后续体外机制研究提供在体依据。
  (3CAMLG 调控 GABRG2 稳定性、胞内转运及降解通路的机制解析(细胞与分子层面)
  本部分拟聚焦抑制性传递关键环节——GABAA 受体 γ2 亚基(GABRG2)稳定性,重点回答“CAMLG 如何影响 GABRG2 的稳定性、胞内转运及降解通路”。本部分将在细胞模型中同时进行 CAMLG 敲低与过表达实验,从正反两个方向验证其对 GABRG2 稳态的调控作用,并与在体睡眠表型结果进行对应分析。
主要实施内容:
  ① 在细胞模型中分别敲低和过表达 CAMLG,检测 GABRG2 总蛋白水平变化;
  ② 采用 CHX 追踪实验测定不同处理条件下 GABRG2 半衰期,获得其降解动力学曲线;
  ③ 分别加入溶酶体抑制剂 BafA1 与蛋白酶体抑制剂 MG132 进行挽救实验,判定 GABRG2 降解的主要途径;
  ④ 采用免疫荧光共定位:GABRG2-Rab7(晚期内体)与 GABRG2-LAMP1(溶酶体)并进行 Pearson 相关系数等定量分析,观察 CAMLG 敲低或过表达是否影响 GABRG2 向晚期内体/溶酶体通路分流聚集;
  ⑤ 结合在体关键脑区样本中 GABRG2 蛋白表达变化及 GABRG2 回补后的睡眠表型结果,将细胞层面的受体稳态异常与动物层面的睡眠结构改变进行对应分析。
最终将细胞机制证据、在体 CAMLG 敲低表型及 GABRG2 回补救援结果进行对应解释,形成“CAMLGGABRG2 稳态异常—GABA 能抑制调控不足—睡眠结构改变”的完整机制链条。
  失眠障碍是常见的睡眠障碍之一,长期存在不仅影响个体睡眠质量,还可导致情绪异常、认知功能下降和生活质量受损,给家庭和社会带来一定健康负担。随着健康中国战略的推进,睡眠健康已成为影响人群身心健康和公共卫生水平的重要问题之一。现有研究已从临床特征、脑功能活动和神经调控等方面对失眠机制进行了探索,但其关键分子基础仍未完全明确。进一步寻找并验证参与失眠发生发展的调控分子,有助于加深对失眠障碍发生机制的认识,也可为后续干预靶点的发现和相关疾病防治提供实验依据。
  1)失眠的核心生理机制
  失眠障碍的核心特征并不只是夜间睡眠时间减少,更表现为睡眠—觉醒稳态的持续性失衡。近年来,“高觉醒模型(hyperarousal model)”已成为解释失眠病理生理机制的重要理论框架。该模型认为失眠障碍与中枢神经系统持续性过度觉醒及抑制性调控不足密切相关。现有研究认为,失眠患者常伴随皮层、生理及认知—情绪等多个层面的觉醒水平升高,提示其本质上是一种促觉醒活动相对增强、睡眠稳定性受损的状态[1-3]。围绕这一观点,睡眠结构分析、24 h 皮层活动评估及脑功能影像研究均提供了较为一致的证据支持,表明失眠并非单纯的夜间入睡困难,而是与昼夜持续性高觉醒及睡眠维持障碍密切相关[4-7]
  不过,当前关于失眠高觉醒状态的研究更多集中于促觉醒系统持续活跃这一侧,而对抑制性调控减弱的直接机制阐释仍相对不足。已有基础研究表明,正常睡眠的发生和维持依赖于中枢抑制性神经环路的协调作用,睡眠促进相关核团中的抑制性神经元功能受损可削弱睡眠维持效应[8]。与此同时,临床研究也提示,部分失眠患者存在抑制控制功能受损,并可能从针对抑制功能的干预中获益[9]。这些结果提示,失眠可能不仅是促觉醒增强的问题,也可能涉及抑制性神经调控不足。因此,从抑制性神经机制角度进一步探讨失眠的分子基础,具有明确的理论必要性[2,8,9]
  2)失眠与GABA能系统异常
  在抑制性神经调控研究中,GABA 能系统始终是失眠机制研究的重要切入点。早期研究主要聚焦于 GABA 递质本身,人体磁共振波谱等研究提示,原发性失眠患者脑内 GABA 水平可出现异常,并与睡眠维持困难、夜间觉醒增加等表型存在一定关联[10-12]。但后续研究也显示,这种变化具有脑区特异性和个体差异,难以简单概括为统一方向的递质增减[11,12]。因此,越来越多研究认为,失眠相关的 GABA 异常更可能反映抑制性神经传递整体功能失衡,而不只是递质含量的单一改变[10-12]
在这一背景下,研究重点逐渐由递质水平转向受体层面。现有证据表明,GABA 的生理作用最终依赖于其与受体结合后介导的抑制效应,其中 GABAA 受体在睡眠起始、睡眠维持及多类催眠药物作用中居于核心地位[13-15]。与 GABAB 受体相比,GABAA 受体与失眠及临床治疗的联系更为直接[14,15]。进一步研究发现,GABAA 受体的膜表面表达、内吞、再循环及降解过程共同决定抑制性突触传递强度,这意味着受体稳态异常同样可能成为失眠的重要病理基础[16-18]
GABAA 受体各亚基中,γ2 亚基(编码基因为 GABRG2)尤为值得关注。该亚基不仅参与突触性 GABAA 受体的稳定定位,还与受体内吞后的分选、再循环及降解密切相关[16,18]。已有研究提示,γ2 亚基相关受体在进入晚期内体—溶酶体通路后可发生降解,从而削弱突触后抑制效能[19]。国内现有研究亦从脑代谢和干预反应层面对失眠与 GABA 能异常的关系提供了支持,但总体仍主要集中于脑内 GABA 水平及干预后代谢变化,对于 GABAA 受体稳态、特别是γ2 亚基相关的胞内命运调控关注不足[20,21]。因此,从 GABA 递质异常进一步推进到 GABAA 受体稳态异常,并聚焦 GABRG2 这一关键亚基,既符合当前研究发展趋势,也与本课题的研究内容高度契合[14-19]
 3)CAMLG与GABRG2稳态调控
  在众多候选分子中,CAMLG 值得进一步研究,主要基于两方面依据。其一,最新多组学整合研究提示,CAMLG 可能是与失眠风险相关的候选蛋白之一,这为其进入失眠机制研究提供了遗传学与蛋白组学层面的初步支持[22]。其二,既往细胞与突触研究表明,CAMLG 可与GABAA 受体γ2 亚基相关复合体发生作用,并参与突触后 GABAA 受体的膜转运与稳态维持;当 CAMLG 表达受抑时,受体表面表达下降,抑制性突触功能减弱[23]。上述证据提示,CAMLG 可能是连接失眠易感性与抑制性受体功能障碍的核心枢纽,参与了从风险线索到稳态失衡的病理演变过程[22,23]
不过,截至目前,这一证据链仍未真正闭合。现有研究尚未系统回答以下关键问题:失眠状态下 CAMLG 是否在特定脑区发生稳定性改变;CAMLG 的改变是否足以引起睡眠—觉醒结构异常;以及 CAMLG 是否确实通过调控 GABRG2 的稳定性及其内吞后分选、降解过程而影响抑制性突触功能。换言之,前人研究分别提供了失眠相关遗传线索、GABAA 受体稳态理论基础以及 CAMLG 参与受体转运的实验依据,但三者之间仍缺少直接的机制性整合验证。基于此,以 CAMLG 为切入点,围绕 GABRG2 稳态及其胞内转运/降解过程开展研究,并结合脑区特异性干预、睡眠结构监测及细胞层面的功能验证,有助于进一步明确 CAMLG GABRG2 受体稳态及睡眠表型改变之间的关系,为阐释失眠相关分子机制及寻找潜在干预靶点提供新的实验依据。
参考文献
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  1 CAMLG 为切入点,探索失眠相关候选分子的功能意义
  现有研究提示 CAMLG 可能与失眠风险相关,但其在失眠样状态中的具体作用仍缺乏直接实验验证。本项目拟通过睡眠剥夺模型和脑区特异性干预,观察 CAMLG 在失眠样状态中的变化及其对睡眠—觉醒结构的影响,为失眠相关候选分子的功能研究提供实验依据。
  2)从 GABRG2 稳态角度探讨失眠的抑制性调控机制
  研究重点由递质水平拓展至 GABAA 受体关键亚基(GABRG2)的稳定性与胞内转运调控,并进一步结合在体睡眠结构分析,探索 CAMLG/GABRG2 通路对抑制性突触受体稳态及失眠样表型的调节作用。
  5.1 技术路线图
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  5.2 拟解决的问题
  (1)明确睡眠剥夺条件下 CAMLG 是否发生脑区特异性表达变化,并筛选其在失眠样状态下可能发挥作用的关键脑区。
  (2)验证关键脑区 CAMLG/GABRG2 通路变化是否影响睡眠—觉醒结构,明确其与失眠样表型之间的关系。
  (3)阐明 CAMLG 是否通过调控 GABRG2 稳定性、胞内转运及降解过程参与失眠样表型的形成。
  5.3 预期成果
  1)理论成果
  通过本项目研究,预期明确睡眠剥夺条件下 CAMLG 的脑区特异性表达变化,筛选其在失眠样状态下可能发挥作用的关键脑区;进一步阐明关键脑区 CAMLG/GABRG2 通路变化对睡眠—觉醒结构的影响,并初步明确 CAMLG 调控 GABRG2 稳定性、胞内转运及降解过程的分子机制,为理解失眠障碍中抑制性调控异常提供实验依据。
  2)成果形式
  完成项目结题报告 1 份,整理形成完整的实验记录、原始数据、统计结果及图表资料;发表科研论文 1 篇。
  2026  7 月— 2026 12
  完成项目启动与前期准备工作,包括查阅并整理国内外相关文献,进一步凝练研究思路,细化实验方案和技术路线,完成主要试剂、耗材及实验材料的准备。建立急性和慢性睡眠剥夺小鼠模型,采集前额叶皮层、海马、下丘脑、纹状体等候选脑区组织,采用 Western blot 等方法检测不同脑区 CAMLG 的表达变化,筛选在失眠负荷下变化显著且稳定的关键作用脑区。同时开展细胞实验预实验,确定后续分子机制研究的实验条件,为项目正式实施奠定基础。
  2027 1 月— 2027 6
  围绕 CAMLG GABRG2 稳态调控的分子机制开展细胞层面研究。在细胞模型中分别进行 CAMLG 敲低和过表达处理,检测 GABRG2 总蛋白表达变化;采用 CHX 追踪实验分析 GABRG2 的半衰期及降解动力学特征;结合 BafA1 MG132 挽救实验,明确 GABRG2 的主要降解途径;进一步通过免疫荧光共定位实验检测 GABRG2 Rab7LAMP1 的定位关系,并进行相关定量分析,从而系统阐明 CAMLG GABRG2 稳定性及胞内转运分流的调控作用。
  2027 7 月— 2027 12
  开展在体验证实验。根据前期筛选结果,在关键脑区进行 AAV-shNCAAV-shCAMLG AAV-shCAMLG + AAV-GABRG2 注射,并对敲低效率进行验证;随后完成 EEG/EMG 电极植入,进行动物恢复和实验平台适应。待病毒稳定表达后,实施连续睡眠监测和睡眠分期分析,系统记录 WakeNREMREM 时长及比例、睡眠潜伏期、觉醒次数、睡眠碎片化程度及昼夜节律变化等指标。同步采集关键脑区样本,检测 GABRG2 的表达变化,并将动物睡眠表型与细胞机制研究结果进行对应分析,为验证 CAMLG/GABRG2 通路在失眠发生中的作用提供体内证据。
  2028 1 月— 2028 6
对前期获得的细胞实验和动物实验结果进行系统整理、统计分析与综合归纳,形成完整的数据链条和研究结论。结合 CAMLG 在失眠模型中的表达变化、关键脑区干预后的睡眠表型改变以及其对 GABRG2 稳定性调控的分子机制,完成项目总体结论总结。对关键结果进行必要的重复验证和补充完善,提高研究结果的稳定性和可靠性;在此基础上完成结题报告、论文撰写、图表整理及相关支撑材料汇总,为项目顺利结题及后续成果发表奠定基础。
  围绕“ CAMLG 与失眠相关机制”这一研究方向,我们已完成与本项目密切相关的前期证据梳理与实验验证,初步建立了 CAMLG 在神经系统中发挥功能的表达学基础,为后续开展脑区表达检测、动物体内干预和细胞机制研究奠定了基础。主要研究积累与阶段性成果如下:
  (1)CAMLG 在人类大脑及不同组织中具有表达基础
  基于 Human Protein Atlas 等公开数据库,整理了 CAMLG 在人类大脑的时空表达模式(Human mRNA-seq),并汇总了 CAMLG 在人类不同组织的蛋白表达信息,为“ CAMLG 可能参与神经系统功能与睡眠调控”提供人类层面的表达学依据。
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1. CAMLG 在人类大脑中的时空表达模式
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2. CAMLG 在人类不同组织中的蛋白表达
  2CAMLG 在成年小鼠多个脑区中具有基础表达
  采用 Western blot qRT-PCR 对野生型小鼠不同组织及不同脑区的 CAMLG 表达进行检测,结果显示 CAMLG 在成年小鼠大脑多个关键脑区(皮层、海马、小脑、嗅球等)中均有广泛表达,提示其具备参与中枢神经系统调控过程的生物学基础。
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3. CAMLG 在成年小鼠不同组织/脑区中的mRNA表达水平(qRT-PCR)
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4. CAMLG 在成年小鼠不同组织/脑区中的蛋白表达水平(Western blot)
 3CAMLG 在小鼠皮层和海马中呈发育性变化
  在小鼠皮层和海马构建了 CAMLG 发育阶段表达谱(覆盖 P1 P60 等多个时间点),为后续选择实验动物年龄、解释睡眠相关表型差异以及确定关键时间窗提供依据。
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5. CAMLG 在小鼠皮层和海马中的发育期表达谱
  4)完成 CAMLG 敲低细胞模型的初步构建与验证
  采用 shRNA 干扰技术对 N2a 细胞中 CAMLG 进行敲低,并通过 Western blot 对敲低效果进行检测。Western blot 结果及灰度值定量分析均表明,shRNA-1 shRNA-2 均可有效下调 CAMLG 蛋白表达,其中 shRNA-2 的敲低效果相对更好,可优先作为后续实验使用的干扰序列。
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6. shRNA 干扰下 N2a 细胞中 CAMLG 蛋白表达的变化及其灰度值定量分析
AWestern blot 检测 CAMLG 蛋白表达(BCAMLG 蛋白相对表达量的灰度值定量分析
  综上,我们已从人类数据库分析、小鼠组织与脑区表达验证、发育表达特征描记以及细胞模型构建等多个层面,积累了与本项目密切相关的前期研究基础。现有结果初步表明,CAMLG 在中枢神经系统中具有稳定的表达基础,并呈现一定的发育阶段特征;同时,我们已建立可用于后续机制研究的 CAMLG 敲低细胞模型。上述前期积累主要为本项目提供靶点表达依据和技术可行性支撑,后续研究将在此基础上进一步聚焦睡眠剥夺状态下的脑区特异性变化、CAMLG/GABRG2 通路的在体验证以及 GABRG2 稳定性和胞内转运机制解析,为进一步明确 CAMLGGABRG2 稳态变化与睡眠表型之间的关系奠定基础。
  本项目已具备较好的前期基础和实施条件。项目团队已完成相关文献梳理和研究方案设计,研究目标明确,技术路线清晰。依托指导教师课题组和学院实验平台,项目具备开展动物实验、睡眠剥夺模型构建、脑区取材、细胞培养与转染、Western blot、免疫荧光共定位及相关分子机制研究的基本条件。团队成员已接受相关实验技术训练,能够在指导教师指导下完成样本处理、蛋白检测、细胞干预、数据整理及统计分析等工作。同时,指导教师具有相关科研项目基础,可在实验方案优化、关键技术实施、结果分析和项目总结等方面提供持续指导。总体而言,本项目在研究基础、实验平台、技术条件和指导保障等方面均具备可行性,能够满足项目顺利实施的需要。

经费预算

开支科目 预算经费(元) 主要用途 阶段下达经费计划(元)
前半阶段 后半阶段
预算经费总额 20000.00 引物合成、质粒测序、实验动物、AAV 相关实验材料、细胞培养耗材、抗体、Western blot 及免疫荧光相关试剂等 20000.00 0.00
1. 业务费 1000.00 引物合成、质粒测序等 1000.00 0.00
(1)计算、分析、测试费 1000.00 引物合成、质粒测序等 1000.00 0.00
(2)能源动力费 0.00 0.00 0.00
(3)会议、差旅费 0.00 0.00 0.00
(4)文献检索费 0.00 0.00 0.00
(5)论文出版费 0.00 0.00 0.00
2. 仪器设备购置费 0.00 0.00 0.00
3. 实验装置试制费 0.00 0.00 0.00
4. 材料费 19000.00 实验动物、AAV 相关实验材料、细胞培养耗材、抗体、Western blot 及免疫荧光相关试剂等 19000.00 0.00
结束