Kidney Microphysiological Analysis Platforms (MAP) to Explore SARS-CoV-2 Receptors and Inhibitors. A supplement to Parent Grant: Kidney Microphysiological Analysis Platforms (MAP) to Optimize Function
用于探索 SARS-CoV-2 受体和抑制剂的肾脏微生理分析平台 (MAP)。
基本信息
- 批准号:10179916
- 负责人:
- 金额:$ 25.15万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2017
- 资助国家:美国
- 起止时间:2017-07-25 至 2022-06-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:2019-nCoVA549AffinityAnimalsAnti-Inflammatory AgentsApoptoticBedside TestingsBindingBinding ProteinsBiological AssayBiomimeticsBleomycinCOVID-19Cell AdhesionCellsDengueDengue VirusDevicesDiagnosticDiagnostic testsDiseaseEbolaEndocytosisEndothelial CellsEndotheliumEpithelialEpithelial CellsEpitheliumEvaluationExposure toExtracellular DomainFamily memberHepatitis AHepatocyteHumanImmunoglobulinsIn VitroInfectionInjury to KidneyInterferometryInterleukin-6KidneyKidney DiseasesKineticsLabelLateralLigandsLungLung AdenocarcinomaLung diseasesMaintenanceMeasurementMeasuresMediatingMembrane GlycoproteinsMicrofabricationMicrofluidicsModelingMonkeysMucinsNon-Small-Cell Lung CarcinomaPeptidyl-Dipeptidase APhagocytosisPhysiologicalProductionProteinsProximal Kidney TubulesRenal tubule structureReportingRoleSevere Acute Respiratory SyndromeSystemT-LymphocyteTestingTherapeutic AgentsTimeTriplet Multiple BirthVariantVirosomesVirusVirus ReceptorsWorkairway epitheliumbasebronchial epitheliumcarcinoembryonic antigen-related cell adhesion moleculescoronavirus receptorcytokine release syndromehepatitis A virus receptorinhibitor/antagonistkidney cellnanodisknanoplasmonicnew technologynovelnovel diagnosticsoxidized lipidpandemic diseaseparacrineparent grantphosphatidylserine receptorpoint-of-care diagnosticspreventprophylacticrat KIM-1 proteinreceptorresponseside effectsmall moleculesmall molecule inhibitorstem cell biologytherapeutic candidateuptake
项目摘要
Abstract
Coronavirus disease 2019 (COVID-19) has reached pandemic proportions. Pulmonary and
kidney disease are highly prevalent serious consequences of infection with SARS-CoV-2. Kidney
Injury Molecule-1 (KIM-1) was identified by Drs Bonventre and Ichimura as the most upregulated
protein in the injured kidney proximal tubule. KIM-1, also called TIM-1, is a receptor for hepatitis
A, Ebola, Dengue and possibly SARS-CoV1 viruses. We hypothesize that KIM-1 is a receptor
for SARS-CoV-2 both in renal tubule epithelial cells and in airway epithelial cells and that
JB1, our newly discovered small molecule inhibitor of KIM-1, and/or nanodisc-
incorporated KIM-1 ectodomain can be prophylactic and therapeutic agents for COVID-19.
We also hypothesize that we can use the high-affinity binding of KIM-1 and ACE2 to the
virus to create novel diagnostic devices for the virus. In Specific Aim 1 we will characterize
the role of KIM-1 in promoting SARS-CoV-2 entry into kidney and lung epithelia using kidney
microphysiological analysis platforms (MAPs) on chip and develop an ultrasensitive chip for the
high-throughput evaluation of potential SARS-CoV-2 binding inhibitors. KIM-1 and ACE2
mediated endocytosis of SARS-CoV-2 biomimetic viruses (virosomes) will be compared in kidney
and lung epithelial cells. We will evaluate the effects of KIM-1-mediated spike proteins or
biomimetic virus cellular adhesion and uptake on production of paracrine factors which activate
endothelial cells using a kidney-lung MAP. In order to understand binding and/or uptake kinetics
of SARS-CoV-2 and characterize potential inhibitors we will develop an ultrasensitive
nanoplasmonic triplets-based rapid lateral flow diagnostic chip for a rapid and sensitive inhibition
assay using the kidney-lung MAP. This approach can also be used for point of care diagnostic
testing for the virus. In Specific Aim 2 we will evaluate the efficacy of JB1, soluble KIM-1
ectodomain and nanodisc-incorporated KIM-1 or ACE2 to inhibit binding and internalization of
SARS-CoV-2 biomimetic viruses by kidney and lung cells using an integrated lung-kidney MAP
on chip. Potential inhibitors will be tested to evaluate whether they compete with S-protein and/or
biomimetic virus binding and reduce IL-6 production. Binding affinity and kinetics between KIM-1
variants or ACE2 either as free ectodomains or incorporated into nanodiscs and the Spike protein
will be measured using MicroScale Thermophoresis (MST) and Biolayer Interferometry.
抽象的
2019 年冠状病毒病 (COVID-19) 已达到大流行的程度。肺和
肾脏疾病是 SARS-CoV-2 感染的高度流行的严重后果。肾
Bonventre 博士和 Ichimura 博士确定损伤分子 1 (KIM-1) 是上调程度最高的
受损肾近曲小管中的蛋白质。 KIM-1,也称为 TIM-1,是肝炎的受体
A、埃博拉病毒、登革热病毒以及可能的 SARS-CoV1 病毒。我们假设 KIM-1 是一种受体
肾小管上皮细胞和气道上皮细胞中的 SARS-CoV-2
JB1,我们新发现的 KIM-1 小分子抑制剂,和/或纳米盘-
掺入的 KIM-1 胞外域可以作为 COVID-19 的预防和治疗剂。
我们还假设我们可以利用 KIM-1 和 ACE2 与
病毒,为该病毒创建新型诊断设备。在具体目标 1 中,我们将描述
KIM-1 在利用肾脏促进 SARS-CoV-2 进入肾和肺上皮细胞中的作用
芯片上的微生理分析平台(MAP),并为微生理分析平台开发超灵敏芯片
潜在 SARS-CoV-2 结合抑制剂的高通量评估。 KIM-1 和 ACE2
将在肾脏中比较 SARS-CoV-2 仿生病毒(病毒体)介导的内吞作用
和肺上皮细胞。我们将评估 KIM-1 介导的刺突蛋白的作用或
仿生病毒细胞粘附和摄取旁分泌因子的产生,激活
使用肾肺 MAP 检测内皮细胞。为了了解结合和/或摄取动力学
SARS-CoV-2 的研究并表征潜在的抑制剂,我们将开发一种超灵敏的
基于纳米等离子体三联体的快速侧流诊断芯片,可实现快速、灵敏的抑制
使用肾肺 MAP 进行测定。该方法还可用于护理点诊断
测试病毒。在具体目标 2 中,我们将评估 JB1、可溶性 KIM-1 的功效
胞外域和纳米盘掺入 KIM-1 或 ACE2,以抑制结合和内化
使用集成的肺肾 MAP 通过肾脏和肺细胞产生 SARS-CoV-2 仿生病毒
在芯片上。将测试潜在的抑制剂以评估它们是否与 S-蛋白和/或
仿生病毒结合并减少 IL-6 的产生。 KIM-1 之间的结合亲和力和动力学
变体或 ACE2 作为游离胞外域或掺入纳米盘和刺突蛋白中
将使用微尺度热泳动 (MST) 和生物层干涉测量法进行测量。
项目成果
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专著数量(0)
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