Alterations of slit diaphragm proteins and the pathogenesis of albuminuria and FSGS

狭缝隔膜蛋白的改变以及蛋白尿和 FSGS 的发病机制

基本信息

项目摘要

The majority of cases of steroid-resistant nephrotic syndrome (SRNS) and focal segmental glomerulosclerosis (FSGS) in childhood and adolescence is caused by mutations in single genes. While the probability of single-gene causes of FSGS declines with age there is a clear role for genetic susceptibility also in sporadic forms of FSGS in adulthood. Although the past two decades have witnessed spectacular breakthroughs in the understanding of the genetic basis of SRNS/FSGS, two decades after the description of gene defects in the genes encoding for the slit diaphragm (SD) proteins nephrin and podocin as a cause of SRNS/FSGS, the molecular basis of SRNS/FSGS development is far from being understood. In the first funding period we used CRISPR/Cas genome engineering to develop new mouse models that genetically and phenotypically mimick human SRNS. These models were meticulously studied by super-resolution (STED) microscopy and quantitative morphological analyses. Mathematical modeling revealed surprising discoveries that will change the way how we think about albuminuria. We showed that shortening of the slit diaphragm precedes albuminuria development and that slit diaphragm length inversely correlated with the magnitude of albumin loss, a very unexpected finding. Moreover, morphological alterations of the glomerular filtration barrier in disease appeared to impair compressive forces that counteract filtration pressure which resulted in reduced compression of the glomerular basement membrane and ultimately in albuminuria. These data resulted in the first experimentally validated model of glomerular ultrafiltration. The overall aim of this follow-up research project is to elucidate the pathogenic mechanisms that link the genetic mutation with these initial morphologic alterations and to apply deep learning algorithms to gain a deeper understanding of those changes. As such, this project continues to work on most recent breakthrough technical achievements. Specifically, we will (1) elucidate the mechanisms that determine the quantitative changes in the morphological properties of the SD and of podocytes’ foot processes, (2) decipher the biophysical mechanisms of renal filtration using deep learning algorithms and computational modelling, and (3) characterize the impact of altered SD and foot process morphology on genetic susceptibility for FSGS. We anticipate that this unique combination of innovative technologies and models applied in this project will result in potential treatment strategies in delayed-onset genetic forms of FSGS.
大多数儿童和青少年类固醇耐药肾病综合征(SRNS)和局灶节段性肾小球硬化(FSGS)病例是由单基因突变引起的。虽然FSGS的单基因原因的概率随着年龄的增长而下降,但遗传易感性在成年期散发形式的FSGS中也有明显的作用。虽然在过去的二十年里,在对SRNS/FSGS的遗传基础的理解方面取得了惊人的突破,但在描述了编码狭缝隔膜(SD)蛋白nephrin和podocin的基因中的基因缺陷作为SRNS/FSGS的原因之后的二十年里,SRNS/FSGS发展的分子基础远未被理解。在第一个资助期内,我们使用CRISPR/Cas基因组工程来开发新的小鼠模型,这些模型在遗传和表型上模仿人类SRNS。这些模型进行了细致的研究,超分辨率(STED)显微镜和定量形态分析。数学模型揭示了令人惊讶的发现,这些发现将改变我们对蛋白尿的看法。我们发现裂孔隔膜缩短先于白蛋白尿的发生,裂孔隔膜长度与白蛋白丢失的程度呈负相关,这是一个非常意外的发现。此外,疾病中肾小球滤过屏障的形态学改变似乎损害了抵消滤过压的压缩力,这导致肾小球基底膜压缩减少,最终导致蛋白尿。这些数据产生了第一个实验验证的肾小球超滤模型。该后续研究项目的总体目标是阐明将基因突变与这些初始形态学改变联系起来的致病机制,并应用深度学习算法来更深入地了解这些变化。因此,该项目继续致力于最新的突破性技术成果。具体而言,我们将(1)阐明决定SD和足细胞足突形态学特性定量变化的机制,(2)使用深度学习算法和计算建模破译肾滤过的生物物理机制,以及(3)表征SD和足突形态学改变对FSGS遗传易感性的影响。我们预计,该项目中应用的创新技术和模型的独特组合将导致延迟发病遗传形式的FSGS的潜在治疗策略。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Professor Dr. Thomas Benzing其他文献

Professor Dr. Thomas Benzing的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Professor Dr. Thomas Benzing', 18)}}的其他基金

Die Funktion von Podocin bei der Rekrutierung von Schlitzmembranproteinen - Bedeutung in der Pathogenese des nephrotischen Syndroms
Podocin 在缝膜蛋白募集中的功能 - 在肾病综合征发病机制中的意义
  • 批准号:
    5436464
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Role of neph/nephrin immunoglobulin superfamily proteins in cellular guidance and the establishment of cell polarity in embryonic development
Neph/去氧肾上腺蛋白免疫球蛋白超家族蛋白在胚胎发育中细胞引导和细胞极性建立中的作用
  • 批准号:
    5446783
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Internationale konkurenzfähige Forschung im Bereich molekularbiologischen, medizinisch orientierten Grundlagenforschung zur Aufklärung der molekularen Pathogenese angeborener Nierenerkrankungen; zügiger Ablauf des Junior Group Leader hin zur Berufung auf
分子生物学领域具有国际竞争力的研究,以医学为导向的基础研究,阐明先天性肾病的分子发病机制;
  • 批准号:
    5397941
  • 财政年份:
    2003
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Heisenberg Fellowships
Konstitutive Signalübertragung durch Proteine der glomerulären Schlitzmembran - Bedeutung bei Erkrankungen des glomerulären Filters der Niere
肾小球裂隙膜蛋白质的组成性信号传递 - 在肾脏肾小球滤过器疾病中的重要性
  • 批准号:
    5388305
  • 财政年份:
    2002
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Die Rolle des Transportproteins PACS-1 bei der Entstehung hereditärer zystischer Nierenerkrankungen
转运蛋白PACS-1在遗传性囊性肾病发展中的作用
  • 批准号:
    5396357
  • 财政年份:
    2002
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Regulation of the interaction between 14-3-3 and RGS-proteins
14-3-3 和 RGS 蛋白之间相互作用的调节
  • 批准号:
    5226944
  • 财政年份:
    2000
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Rolle der TNF-induzierten Streßsignal-Transduktion bei der Entstehung der endothelialen Dysfunktion
TNF诱导的应激信号转导在内皮功能障碍发展中的作用
  • 批准号:
    5283894
  • 财政年份:
    2000
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Untersuchungen zur PKD1- und PKD2-abhängigen Signaltransduktion in humanen embryonalen Nierenzellen
人胚胎肾细胞中 PKD1 和 PKD2 依赖性信号转导的研究
  • 批准号:
    5146294
  • 财政年份:
    1998
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Fellowships
Metabolic deregulation, genome instability, and the progression of chronic kidney disease
代谢失调、基因组不稳定和慢性肾病的进展
  • 批准号:
    515757879
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Units
The role of altered proteolytic protein processing and protein structural changes in podocyte dysfunction, effacement, and albuminuric kidney disease
蛋白水解蛋白加工改变和蛋白结构变化在足细胞功能障碍、消失和蛋白尿肾病中的作用
  • 批准号:
    517812866
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants

相似国自然基金

骨髓衰老脂肪细胞分泌的slit2减少抑制骨内感知系统功能导致骨髓间充质干细胞分化功能失衡的机制研究
  • 批准号:
    JCZRYB202500268
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
SLIT2在脓毒症急性肺损伤中的作用及机制研究
  • 批准号:
    JCZRLH202500830
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
新型智能Slit3重组蛋白双向调控骨代谢促进骨质疏松性骨损 伤修复研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
通过Slit-Robo信号通路调控激素细胞功能的作用和分子机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
垂体成体干细胞通过Slit-Robo信号通路调控激素细胞功能的作用和分子机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
白头翁素调控SLIT3/ROBO1介导的骨耦联平衡治疗强直性脊柱炎的机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    15.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
轴突导向因子 Slit2 及其受体在急性缺血性脑 卒中后血管新生中的作用及机制研究
  • 批准号:
    TGY24H090009
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
镁离子通过调控SLIT3自分泌和旁分泌介导肌腱-骨界面愈合的机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    15.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
TCEB2 通过调控 SLIT2 泛素化降解介导三阴性乳腺癌 M2 巨噬细胞极化的机制研究
  • 批准号:
    2024JJ6274
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
Ⅱ型肺泡上皮细胞RIPK3经调节SLIT3/ROBO2轴促进成纤维细胞增殖在肺纤维化中的作用与机制研究
  • 批准号:
    82300097
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Mechanisms of ER-Protein Quality Control in Podocytes
足细胞内质网蛋白质量控制机制
  • 批准号:
    10579572
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Mechanisms and Selective Modulation of PPARy for the Treatment of Podocytopathies
PPARy 治疗足细胞病的机制和选择性调节
  • 批准号:
    10660400
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Functional analysis of slit diaphragm associated protein, MAGI-2, and development of a novel CKD therapeutic agent
裂隙隔膜相关蛋白 MAGI-2 的功能分析以及新型 CKD 治疗剂的开发
  • 批准号:
    23H02923
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Targeting Podocyte-Endothelial Cell Crosstalk as a FSGS Therapy
靶向足细胞-内皮细胞串扰作为 FSGS 疗法
  • 批准号:
    10635547
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Design of the Glomerulus and bOwman cApsuLe on a chip (GOAL)
芯片上肾小球和鲍曼胶囊的设计(目标)
  • 批准号:
    10810038
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Human iPSC-derived Podocytes to Study APOL1 High-Risk Variants
人 iPSC 衍生的足细胞用于研究 APOL1 高风险变异体
  • 批准号:
    10607362
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
New Therapeutic Leads for Proteinuric Kidney Diseases
蛋白尿性肾病的新治疗方法
  • 批准号:
    10673944
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
The role of beta agonists in the treatment of chronic kidney disease
β受体激动剂在慢性肾脏病治疗中的作用
  • 批准号:
    10485842
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Molecular Determinants of Kidney Podocyte Architecture in Health, Injury, and Recovery
健康、损伤和恢复中肾足细胞结构的分子决定因素
  • 批准号:
    10659239
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Dual Oxidase 2 as a New Target for Treatment of Diabetic Nephropathy
双氧化酶2作为糖尿病肾病治疗新靶点
  • 批准号:
    10624760
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了