Reparative Prozesse nach akuter Nierenschädigung: Charakterisierung von Chromatin- und Genexpressionsveränderungen in renalen Tubuluszellen auf Einzelzellebene

• Antragstellerin: Dr. Louisa Gerhardt
• Fachliche Zuordnung: Nephrologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 427245510

Die akute Nierenschädigung (ANS), assoziiert mit rascher Verschlechterung der Nierenfunktion, ist mit hoher Morbidität und Mortalität verbunden. In Anbetracht der weltweit steigenden Inzidenz stellt die ANS eine globale medizinische Herausforderung dar, für die noch keine spezifischen Therapien existieren. Häufige Ursachen der ANS sind renale Minderperfusion, Sepsis und Nephrotoxizität. Sie führen zu einer akuten tubulären Schädigung und Verschlechterung der Nierenfunktion und aktivieren gleichzeitig intrinsische Reparaturprozesse im Nierengewebe. Tubuluszellen, die die akute Schädigung überleben, treten wieder in den Zell-Zyklus ein, proliferieren und können so tubuläre Epithelzellen regenerieren, die für eine Restitution der Nierenfunktion essentiell sind. Überraschenderweise können Tubuluszellen jedoch auch maladaptiv werden und durch kontinuierliche pro-fibrotische Signale zur Entstehung einer chronischen Nierenerkrankung beitragen. Die Entwicklung spezifischer Therapeutika zur Prävention solcher maladaptiven Prozesse ist derzeit durch unzureichendes Verständnis der zugrundeliegenden molekularen Mechanismen limitiert. Ziel dieses Forschungsprojektes ist es daher, ein umfassendes molekulares Verständnis der renalen Reparaturprozesse nach ANS auf Einzelzellebene zu erlangen und die Schlüsselfaktoren der adaptiven und maladaptiven renalen Heilungsvorgänge zu identifizieren. Dabei sollen sowohl die Chromatinstruktur, als auch die Genexpression der Nephronzellen zu verschiedenen Zeitpunkten nach leichter und schwerer ANS in transgenen Mäusen charakterisiert werden. Wir werden dafür eine neuartige Kombination von Einzel-Nukleus ATAC- und Einzel-Nukleus RNA-Sequenzierung einsetzen. Zusätzlich werden wir entsprechende Daten für maladaptive Tubuluszellen erheben, indem wir ihre Nuklei gesondert mit Hilfe eines Markergens isolieren. Beide Datensätze werden einen umfangreichen Genatlas der regulatorischen Prozesse des Nephrons zu verschiedenen Zeitpunkten nach leichter und schwerer ANS liefern. Mittels modernster bioinformatischer Methoden können aus diesem Genatlas die Entwicklungslinien der einzelnen Tubuluszellen im Laufe des Heilungsprozesses hin zu reparativen bzw. maladaptiven Tubuluszellen rekonstruiert werden. Auf Basis dieser Entwicklungslinien können wir wiederum entscheidende, regulatorische Faktoren identifizieren und charakterisieren, die reparative und maladaptive Reparaturprozesse steuern. Ergänzend sollen diese Faktoren mit Methoden wie RNAScope in situ Hybridisierung und Immunfärbungen untersucht werden. Ziel dieses Forschungsprojektes ist es letztlich, ein differenziertes Verständnis der renalen Reparaturmechanismen zu erlangen und damit die Basis für die Entwicklung spezifischer Therapeutika zur Behandlung der ANS zu schaffen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. Andrew McMahon