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Projekt
Genregulatorische Netzwerke in gesunden und erkrankten Podozyten
Antragsteller
Professor Dr. Andreas Beyer; Dr. Martin Kann
Fachliche Zuordnung
Nephrologie
Förderung
Förderung seit 2018
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 386793560
Podozyten halten eine selektive glomeruläre Filtration aufrecht, so dass ihre Schädigung zwangsläufig zunächst zu Albuminurie gefolgt von fokal-segmentaler Glomerulosklerose (FSGS) führt. In diesem Zusammenhang wurden eine Vielfalt von Mutationen in Podozytenorganellen sowie Modulationen unterschiedlicher Signalwege in Podozyten und umgebenden glomerulären Zellen sowohl als Trigger und Verstärker, als auch als protektive Faktoren in der Genese und Progression der FSGS beschrieben. Der Verlauf einer FSGS auf der Ebene der Einzelzelle ist dabei asynchron und fokal, so dass Zelladhäsionen zwischen noch gesunden und bereits erkrankten Podozyten und räumlich koordinierte zelluläre Antworten umgebender glomerulärer Zellen entstehen. Die meisten Signalwege und Mutationen, die für die FSGS relevant sind, senden direkt oder indirekt genregulatorische Signale in den Zellkern, oder sind selbst transkriptionelle Modulatoren. Daher konvergieren diese Signale im Zellkern und werden einer umfassenden und unvoreingenommenen mechanistischen Charakterisierung durch Einzelzell-Transkriptomik und –Epigenetik zugänglich. In unseren Vorarbeiten haben wir gezeigt, dass genregulatorische Antworten glomerulärer Zellen dynamisch mit dem Fortschreiten der Erkrankung und zudem in Abhängigkeit vom Auslöser der Podozytenerkrankung reguliert werden. Derartige genregulatorische und triggerspezifische Sequenzen mit Fortschreiten einer Podozytopathie sind bislang nicht detailliert charakterisiert worden. Daher werden wir im ersten Ziel sequentielle genregulatorische Signaturen von Podozyten und anderen glomerulären Zellen in Abhängigkeit von der Krankheitsprogression als Zeitvariable charakterisieren. Hierzu werden glomeruläre Einzelzell-RNA-Sequenzierungsdaten (snRNAseq) und zelltypspezifische ATACseq Daten aus den Wt1hetdel, Nphs2R231Q/A286V und weiteren Mausmodellen einer Podozytopathie mittels genregulatorischer Netzwerke longitudinal analysiert, um trigger-spezifische Sequenzen der Signalweg- und Organellenmodulation zu definieren. So kann ein umfassender und unvoreingenommener Einblick in Mechanismen der Krankheitsprogression bei Podozytopathien gewonnen werden. Im zweiten Ziel werden wir genregulatorische Effekte einer fokalen Podozytopathie auf räumlich korrelierte, nicht primär betroffene Podozyten und andere glomeruläre Zellen untersuchen. Hierzu werden wir in Podozyten ein genetisches Mosaik generieren, bei dem durch podozytenspezifischen, induzierbaren Knock-out des Transkriptionsfaktors Lmx1b ein fokaler Schaden hervorgerufen wird. Das Mosaik wird auf Einzelzellebene mittels snRNAseq genotypisiert, um dann mittels netzwerkbasierter Analyse der Einzelzelltranskriptome und zelltypspezifischer ATACseq Daten Einblick in Mechanismen des Podozytenerhalts, der räumlichen Weiterleitung von Erkrankungstriggern im Glomerulus, sowie sekundärer Antworten primär nicht geschädigter Podozyten und glomerulärer Zellen bei fokal beginnenden Erkrankungen zu erhalten.
DFG-Verfahren
Klinische Forschungsgruppen
