Prof. Dr. Dominik Paquet

PaquetLab 致力于构建重现主要脑部疾病的人体组织模型。为了建立这些模型，我们应用并结合了 CRISPR/Cas 基因组编辑、诱导多能干细胞 (iPSC)、iPSC 向人脑细胞的分化以及脑组织工程等尖端技术。我们希望利用这些模型，了解导致神经细胞损伤和死亡，以及随后认知能力下降的分子和细胞机制，这些机制适用于患有神经精神疾病（例如阿尔茨海默病和额颞叶痴呆）以及血管性认知障碍（包括中风和血管性认知障碍）的患者。

由于人类脑细胞难以用于分子研究，神经退行性疾病的研究大多在动物和简单的细胞模型中进行。这些模型极大地拓展了我们的知识，但由于其局限性，也限制了转化研究的成功。我们通过结合强大的 CRISPR 基因组编辑技术（可以改变人类基因组中的大多数基因）和 iPSC 技术（可以在实验室中生成并研究直接受疾病影响的体脑细胞）来构建人类疾病模型，从而弥补了这一缺陷。我们研究的疾病相关细胞类型包括神经元、星形胶质细胞、小胶质细胞、少突胶质细胞、平滑肌细胞和内皮细胞，我们实验室的研究项目主要集中在以下三个领域：

iPSC中的CRISPR基因组编辑

我们相信，高效可靠的获取我们所研究的患者细胞基因信息，对于探究疾病相关基因、SNP 等遗传变异的作用，以及在我们的模型中诱发或改变疾病症状至关重要。在一系列基础研究中（Paquet 等人，2016 年《自然》杂志；Kwart 等人，2017 年《自然蛋白质》杂志； Kwart 等人，2019 年《神经元》杂志） ，我们揭示了在人类 iPSC 中高效进行 CRISPR/Cas9 基因组编辑的简单原理。我们还展示了在经 CRISPR 编辑、源自 iPSC 的人类皮质神经元同源组中研究阿尔茨海默病致病突变的潜力。我们实验室最近开展的工作重点是提高 CRISPR 系统的可靠性和特异性，例如，通过揭示编辑后人类 iPSC 中频繁出现的靶向效应，并为该领域提供简单的检测工具来表征和避免 CRISPR 基因组编辑的这些有害后果（Weisheit 等人，Cell Reports 2020）。

通过诱导多能干细胞（iPSC）分化脑细胞并利用脑组织工程研究神经退行性疾病

该领域的最新研究表明，人类神经退行性疾病背后的复杂病理过程主要取决于多种细胞类型（如神经元、小胶质细胞、星形胶质细胞和少突胶质细胞）之间的相互作用。因此，我们认为，对此类疾病过程的最佳研究不仅需要人类细胞，还需要包含主要疾病相关细胞类型的复杂三维组织模型。在最近的一篇综述文章中，我们讨论了该领域的现状以及设计下一代基于 iPSC 的脑部疾病模型的策略 （Klimmt*、Dannert*、Paquet、Curr Opin Neurobiol 2020）。 因此，我们实验室的一个主要重点是建立用于优化分化与神经退行性疾病相关的所有主要脑细胞类型的技术，并将它们组合成一个三维人脑组织模型。在该模型中，我们旨在引出和研究疾病表型并研究潜在的病理机制。此外，由于此类模型易于进行基因操作且适用于药物开发，我们计划将其应用于转化研究，以加速识别新的治疗方法和靶点。

用于研究血脑屏障生物学和神经血管疾病机制的人体脑血管模型

越来越多的证据表明，脑血管系统不仅在中风、小血管病等神经血管疾病中发挥着重要作用，而且在包括阿尔茨海默病在内的一系列其他脑部疾病中也发挥着重要作用。同时，我们研究所和其他机构的遗传学研究揭示了许多与患者神经血管损伤相关的基因位点。利用上述CRISPR编辑和基于iPSC的组织工程技术的组合，我们正在建立人类脑血管的模块化系统，以研究人类神经血管疾病的机制以及潜在的遗传病因和关联。