Pathogenese und Therapiemöglichkeiten der mit APOL1 assoziierten Nierenerkrankungen

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Tobias Hermle
• Fachliche Zuordnung: Nephrologie
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 440399433

Terminales Nierenversagen ist bei Afroamerikanern ca. dreimal häufiger als bei Amerikanern europäischer Abstammung. Dieser Unterschied erklärt sich nicht durch sozioökonomische Faktoren, sondern Großteils durch zwei prädisponierende Varianten des Gens APOL1. Homozygote Merkmalsträger haben ein Risiko von über 15 % während ihres Lebens eine schwerwiegende Nierenerkrankung wie fokal segmentale Glomerulosklerose oder hypertensive Nierenerkrankung zu erleiden, wofür es keine spezifische Therapie gibt. Heterozygote Merkmalsträger sind gegen die Schlafkrankheit immun, was eine weite Verbreitung der prädisponierenden Genvarianten mit Millionen von homozygoten Merkmalsträgern weltweit bedingt. Da APOL1 in den wichtigsten Modellorganismen fehlt, sind die Pathogenese und sogar die intrazelluläre Funktion von APOL1 unklar. Mehrere Mechanismen wurden auf Basis von Überexpressionsstudien beschrieben, die Ergebnisse widersprechen sich jedoch vielfach.Eine Untersuchung der subzellulären Lokalisierung in immortalisierten Podozyten und einem transgenen Drosophilamodell zeigte APOL1 im endoplasmatischen Retikulum (ER). Expression von APOL1 in Drosophila führte zu IRE1-abhängigen ER-Stress, was auf eine pathophysiologische Rolle hinweist. Expression der genetischen Risikovarianten steigerte die endozytotische Funktion der podozyten-ähnlichen Nephrozyten in der Fliege. APOL1 exprimierende Zellen werden nach apikal aus dem Epithel der Flügelimaginalscheibe ausgestossen, was vermehrt bei den Risikoallelen auftrat. Um den Einfluss der APOL1-Varianten auf die Podozytenbiologie ohne Überexpression untersuchen zu können, schlagen wir vor die Risikovariante G2 mittels Genomeditierung homozygot in immortalisierte Podozyten einzubringen (1. Ziel). Um die Bedingungen an die Situation in vivo anzunähern, werden wir die Podozyten ausdifferenzieren und in protrahierter Kultur mit Interferon- behandeln, was die APOL1-Expression stimuliert. Eine Untersuchung dieser Zellen im Vergleich mit Kontrollzellen ohne die Risikovariante wird helfen Überexpressionsartefakte von den relevanten Mechanismen zu unterscheiden. Transgene Expression der Risikovarianten in Drosophila sollen eine Analyse in einem Modellorganismus mit kurzer Generationszeit ermöglichen (2. Ziel). Wir werden den Effekt verschiedener APOL1-Varianten in den podozyten-ähnlichen Nephrozyten und der Flügelimaginalscheibe als Epithelmodell prüfen. Wir werden insbesondere ER-Stress und die zugrunde liegenden Mechanismen der vermehrten Nephrozytenfunktion sowie apikalen Ausstossung, die gerade im Zusammenhang mit Expression der Risikovarianten auftraten, untersuchen. Schließlich werden wir die G2-APOL1-vermittelte Steigerung der Nephrozytenfunktion als Messverfahren für ein Screening von bereits zugelassenen Medikamenten am lebenden Tier verwenden, um protektive Substanzen zu identifizieren (3. Ziel). Dieses Arbeitsprogramm ist dazu geeignet, die Funktion von APOL1 klären und neue Therapiemöglichkeiten zu entdecken.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen