Charakterisierung von drei mit kongenitalen Anomalien der Nieren und ableitenden Harnwege (CAKUT) assoziierten Kandidatengenen und von deren Varianten mittels in vitro und in vivo Modellsystemen

• Antragstellerin: Professorin Dr. Ruthild Weber, seit 11/2022
• Fachliche Zuordnung: Humangenetik
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 393047016

Kongenitale Anomalien der Nieren und ableitenden Harnwege (CAKUT) stellen die häufigste Ursache für chronische Niereninsuffizienz im Kindesalter dar. Hinsichtlich der genetischen Grundlagen und der molekularen Pathogenese von CAKUT sind noch viele Fragen offen. Im beantragten Projekt soll die Rolle von drei CAKUT-(Kandidaten)-Genen in der CAKUT Pathogenese detailliert am Zell- und Tiermodell sowie an Patienten untersucht werden. Die Studie steht im Kontext einer engen Zusammenarbeit mit der Klinik für Pädiatrische Nieren-, Leber- und Stoffwechselerkrankungen der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH), dem größten Zentrum für Nierentransplantation bei Kindern und Jugendlichen in Deutschland, und dem Institut für Molekularbiologie der MHH, in dem seit Jahren die Entwicklung der Nieren und ableitenden Harnwege im Mausmodell erforscht wird. Diese Kooperation ermöglicht (i) die genetische Analyse vieler schwer betroffener CAKUT Patienten und von deren Familienmitgliedern, (ii) die profunde Charakterisierung identifizierter Gene im Mausmodell, (iii) die reverse Phänotypisierung von Patienten aufgrund der genetischen Befunde. So konnten die Antragstellerin und Kollegen die neuen CAKUT assoziierten Gene TBC1D1 und LIFR identifizieren und detailliert charakterisieren. Im Projekt 1 der beantragten Studie soll ein neuer LIFR-abhängiger Phänotyp, nämlich eine übermäßige Abschilferung von Urothelzellen im Ureter von Lifr-/- Mäusen, mittels RNA in situ Hybridisierung, Immunfluoreszenz und Expressionsstudien analysiert werden, um einen Zusammenhang mit der CAKUT Entstehung zu untersuchen. Im Sinne einer reversen Phänotypisierung sollen dann Patienten mit LIFR Varianten auf diesen Phänotyp hin untersucht werden. Da alle Lifr-/- Mäuse und ein CAKUT Patient mit einer pathogenen LIFR Variante einen Kryptorchismus aufweisen, sollen im Projekt 2 ein mit Kryptorchismus assoziiertes Gen, und ein weiteres Gen, das für ein Protein im gleichen Signalweg kodiert, untersucht werden. Wir haben seltene wahrscheinlich pathogene Varianten in diesen Genen in einer kleinen CAKUT Patientenkohorte identifiziert. Jetzt sollen (i) gezielte Sequenzanalysen dieser zwei Gene bei >300 CAKUT Patienten erfolgen, (ii) die Stabilität und Transkriptionsfaktoraktivität der Wildtypproteine sowie der veränderten Proteine in vitro untersucht werden, (iii) deren Expression im sich entwickelnden murinen Urogenitalsystem und im humanen Gewebe bestimmt werden, (iv) knockout Mäuse gezüchtet und deren Urogenitalsysteme untersucht werden, (v) eine reverse Phänotypisierung von Patienten mit Varianten in diesen Genen durchgeführt werden, um einen Zusammenhang zwischen CAKUT und Kryptorchismus zu untersuchen. Das Ziel dieser Studie ist es, durch detaillierte in vitro und in vivo Studien an drei neuen CAKUT-(Kandidaten)-Genen, molekulare CAKUT Pathomechanismen aufzuklären, sowie die Komplexität der Phänotypen bei CAKUT Patienten besser zu verstehen, um so langfristig die Patientenversorgung zu verbessern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemalige Antragstellerin: Dr. Anne Christians, bis 10/2022