Vance P. Lemmon

Vance P. Lemmon, Ph.D.

项目主任 | 计算生物学和生物信息学

Walter G. Ross发育神经科学特聘主席

教授，神经外科系

计算科学中心

迈阿密大学，美国

关于演讲人

Vance Lemmon教授是CCS计算生物学和生物信息学项目的项目主任。担任迈阿密瘫痪治疗项目WalterG. Ross发育神经科学特聘主席，并且是迈阿密大学神经外科系教授。他也是John P.Hussman人类基因组研究所的准会员。

研究概述

神经系统高通量筛选和功能基因组学

各种基因组计划提供的大量信息以及复杂的图像分析和实验室自动化为神经系统研究带来了革命性的机遇。Lemmon-Bixby实验室已经开发了每周可在数十万个神经元中测试数百个基因的方法，并且获得关于细胞形态和基因表达的定量信息。这种“高通量”能力使我们能够利用系统生物学方法解决有关发育和再生的问题。他们在过去六年中所关注的生物问题一直是揭示促进或阻止轴突再生的基因。

Lemmon-Bixby实验室有四个正在进行的与轴突再生有关的项目。第一个项目源于周围神经系统中的神经元能够再生而中枢神经系统中的神经元不能再生的事实。通过分析来自几种分子生物学方法的数据，他们能够鉴定出再生周围神经元中优先表达的900个基因；尤其令人感兴趣的是可能调节其他基因表达的40个转录因子（TF）子清单。TF已经被证实当在中枢神经系统神经元中过度表达时，能够增强神经突生长。

第二个项目即年轻的中枢神经系统神经元具有比老中枢神经系统神经元更强的再生能力（与Dr. Jeff Goldberg合作）。他们使用DNA微阵列数据生成了800个候选基因列表，并已经测试了名单中大约60％的基因，已经确定了4种TF对神经突生长有强大的作用：两种增强生长，两种抑制生长。有趣的是，随着发育的进行，促进生长的两种TFs表现出降低表达，并且随着动物老化，抑制轴突生长的两种TF表现出增加表达。

第三个项目是测试已知信号蛋白（激酶和磷酸酶）的过表达效应。在这一筛选中，他们已经测试了724个基因，并且发现了对神经突生长有明显影响的高百分比基因（总共约40个）。这一筛选数据是让Lemmon教授实验室开始建立神经轴突再生信号网络模型。他们还使用化学信息学（与Stephan Schuerer合作）来鉴定改变有趣信号分子活性的化学物质。

第四个项目是筛选化合物库，以识别能够克服受损中枢神经系统再生抑制作用的化合物（与新加坡国立大学Young-Tae Chang教授合作）。实验室已经确定了四种化合物，增强抑制环境中各种神经元的轴突生长。其中之一已经被发现可体内增强急性脊髓损伤模型的再生。

Selected Recent Publications

1. De Virgiliis F, Hutson TH, Palmisano I, Amachree S, Miao J, Zhou L, Todorova R, Thompson R,Danzi MC, Lemmon VP, Bixby JL, Wittig I, Shah AM, Di Giovanni S (2020) Enriched conditioning expands the regenerative ability of sensory neurons after spinal cord injury via neuronal intrinsic redox signaling. Nat Commun 11:6425.

2. Bray ER, Yungher BJ, Levay K, Ribeiro M, Dvoryanchikov G, Ayupe AC, Thakor K, Marks V, Randolph M, Danzi MC, Schmidt TM, Chaudhari N, Lemmon VP, Hattar S, Park KK (2019) Thrombospondin-1 Mediates Axon Regeneration in Retinal Ganglion Cells. Neuron 103:642-657.

3. Palmisano I, Danzi MC, Hutson TH, Zhou L, McLachlan E, Serger E, Shkura K, Srivastava PK, Hervera A, Neill NO, Liu T, Dhrif H, Wang Z, Kubat M, Wuchty S, Merkenschlager M, Levi L, Elliott E, Bixby JL, Lemmon VP, Di Giovanni S (2019) Epigenomic signatures underpin the axonal regenerative ability of dorsal root ganglia sensory neurons. Nat Neurosci 22:1913-1924.

4. Hutson TH, Kathe C, Palmisano I, Bartholdi K, Hervera A, Virgiliis FD, McLachlan E, Zhou LM, Kong GP, Barraud Q, Danzi MC, Medrano-Fernandez A, Lopez-Atalaya JP, Boutillier AL, Sinha SH, Singh AK, Chaturbedy P, Moon L, Kundu TK, Bixby JL (2019) Cbp-dependent histone acetylation mediates axon regeneration induced by environmental enrichment in rodent spinal cord injury models. Sci Transl Med 11:eaaw2064.

5. Hervera A, Virgiliis F, Palmisano I, Zhou LM, Tantardini E, Kong GP, Hutson T, Danzi MC, Perry R, Santos C, Kapustin AN, Fleck RA, Río J, Carroll T, Lemmon V, Bixby JL, Shah AM, Fainzilber M, Giovanni SD (2018) Reactive oxygen species regulate axonal regeneration through the release of exosomal NADPH oxidase 2 complexes into injured axons. Nat Cell Biol 20:307-319.