microRNA regulation of synaptic BDNF in the effects of ketamine on dendritic arborization and depressive-like behaviour

Recenti studi clinici e preclinici hanno mostrato un rapido e persistente (fono a una settimana) effetto antidepressivo di una singola somministrazione di ketamina. In modelli animali di depressione, è stato inoltre dimostrato che l'effetto comportamentale è accompagnato da un aumento della neurotrofina BDNF, dell'arborizzazione dendritica e del numero di spine in aree limbico/corticali. In questo progetto, ipotizziamo che i rapidi effetti antidepressivi e neurotrofico/morfologici di ketamina possano essere dipendenti da un rapido aumento dei livelli di BDNF, a sua volta dovuto ad un aumento della traduzione dendritica (e conseguente rilascio sinaptico) della neurotrofina. Ipotizziamo che la modulazione della traduzione dendritica di BDNF, indotta da ketamina, possa essere regolata da un aumento di sintesi e traslocazione dendritica di specifiche varianti di splicing di BDNF e/o da cambiamenti nei livelli di alcuni micro RNA (miRNA) noti per regolare la sintesi della neurotrofina. Obiettivi 1- Studiare se una singola somministrazione di ketamina induce in un modello animale di depressione cambiamenti nei livelli trascrizionali delle diverse varianti di splicing di BDNF e dei miRNA noti per regolare l'espressione di BDNF 2- Studiare se l'effetto antidepressivo e il recupero dell'arborizzazione dendritica osservati dopo trattamento acuto con ketamina in modelli animali di depressione siano accompagnati da un aumento del targeting dendritico delle diverse varianti di splicing di BDNF e dei livelli di miRNA che regolano BDNF 3- Verificare se i persistenti benefici comportamentali e morfologici di ketamina siano dipendenti da cambiamenti di espressione di specifiche varianti di splicing di BDNF o di miRNA che regolano BDNF Strategia Il progetto verrà diviso in due Work Packages (WP), ognuno dei quali comprende diversi tasks. WP1 Studiare i cambiamenti indotti da ketamina in un modello di depressione nell'espressione e targeting dendritico delle varianti di splicing di BDNF e dei miRNA che regolano BDNF. Task 1: Analizzare le modifiche a carico dell'arborizzazione dendritica Task 2: Analizzare i cambiamenti nei livelli di espressione delle varianti di splicing di BDNF e dei miRNA Task 3: Analizzare i cambiamenti nel trafficking dendritico delle varianti di splicing di BDNF e dei miRNA WP2 Studiare il ruolo delle varianti di splicing di BDNF e dei miRNA che regolano BDNF negli effetti comportamentali e morfologici di ketamina Task 4: Preparare vettori lentivirali per overesprimere o silenziare le varianti di splicing di BDNF e i miRNA modulati da ketamina Task 5: Modulazione in vitro delle varianti di splicing di BDNF e dei miRNA Task 6: Modulazione in vivo delle varianti di splicing di BDNF e dei miRNA Risultati attesi I principali risultati attesi di questo progetto sono i seguenti: 1- Dati che mostrino se e quali varianti di splicing di BDNF e miRNA sono modulati da ketamina in aree limbico corticali di un modello animale di depressione 2- Dati che mostrino se ketamina sia in grado di modificare il targeting dendritico delle varianti di splicing di BDNF e dei miRNA che regolano BDNF 3- Dati che mostrino se gli effetti comportamentali e neurotrofici di ketamina siano dipendenti da cambiamenti nella sintesi e traslocazione dendritica di specifiche varianti di splicing di BDNF e/o di alcuni miRNA noti per regolare la sintesi della neurotrofina. 4- Dati che mostrino se la modulazione in vivo delle varianti di splicing del BDNF e dei miRNA che regolano BDNF possa riprodurre gli effetti comportamentali e morfologici di ketamina