Establishing and Mimicking Patterning Mechanisms in the Distal Nephron Tubule and Kidney Organoid

建立和模拟远端肾小管和肾类器官的模式机制

基本信息

  • 批准号:
    10719178
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 65.02万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-08-01 至 2028-06-30
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

During embryonic and fetal stages, the kidneys develop millions of nephrons that generate highly specialized cells. These cells ensure that blood flowing into the kidney is filtered and required substances are reabsorbed while unwanted metabolites and solutes are led to the bladder for excretion. Birth defects are common in the kidney, ~ 1/100 of all births have a so-called Congenital Anomaly of the Kidney and Urinary Tract (CAKUT). At the most severe end of CAKUT, newborns are missing kidney functionality, and their life expectancy is less than one year. Most abnormalities have no current effective interventions and genetic changes lack context. There is thus a critical need to understand where developmental defects arise and to generate new therapies restoring or replacing kidney function. In our work we have used single cell omics and molecular characterizations of human and mouse kidneys to provide a blueprint for how nephrons form and maps for to replicate this in human stem cell-derived kidney organoids. In doing so we provide a genetic and developmental context to genes identified in CAKUT patients. In this proposal we will follow these leads and address three outstanding questions in developmental nephrology. In Aim 1, we investigate the embryonic origins of distal nephron tubule segments. We will perform the first single cell omic analysis linking developing and adult kidneys. This provides a roadmap for how cells differentiate. We will use new genetic mouse lineage-tracing tools to test how cells in the early distal nephron relate to functional cells in mature kidneys. These experiments will map where genes are required as the nephron develops. In Aim 2, we will investigate how proteins that turn genes on and off control the development of the distal nephron. We will use a technique called Cut&Run to analyze how genes often mutated in CAKUT, control DNA and gene expression. We will also activate signaling pathways and alter the expression of genes linked to CAKUT. This will allow us to directly study how distal nephron cells form provide causality between gene expression and regulation. We will use our new system to generate hundreds of nephrons from human stem cells in - synchronized nephroids. In this system, nephrons develop at the same time and pace, unlike in the body where nephrons from many developmental stages form near each other. Our system provides a unique advantage to study, manipulate, and isolate cells from nephrons at the same developmental stage. The data we collect will show how genes are activated. In Aim 3 we address a fundamental question in developmental nephrology - how is the nephron initially patterned? To do this we will use synthetic cellular organizers that secrete signaling proteins to pattern our synchronized nephroids. We will study how signal ligands control nephron formation and patterning. This also has a practical application as we can gain control over nephroid patterning. Our system will inform our efforts to build massive parallel arrays of nephroids for replacement therapies and disease modeling. A strength of the proposal is the unique expertise intersecting human and mouse kidney genetics, a novel system of stem cell derived kidney organoids, and synthetic biology.
在胚胎和胎儿阶段,肾脏会产生数百万的肾单位,从而产生高度专业化 细胞。这些细胞确保流入肾脏的血液被过滤并重新吸收所需的物质 而不需要的代谢产物和溶质导致膀胱排泄。出生缺陷在 肾脏,所有出生中的1/100均具有所谓的肾脏和尿路的先天异常(Cakut)。在 卡库特最严重的一端,新生儿缺少肾脏功能,预期寿命小于 一年。大多数异常没有目前的有效干预措施,遗传变化缺乏背景。有 因此,迫切需要了解发育缺陷的出现并生成新的疗法恢复 或更换肾功能。在我们的工作中,我们使用了单细胞磁术和分子表征 人和小鼠肾脏提供蓝图,以形成肾单位和地图以在人类中复制它 干细胞衍生的肾脏器官。在这样做的过程中,我们为基因提供了遗传和发育环境 在Cakut患者中鉴定。在此提案中,我们将遵循这些潜在客户并解决三个杰出问题 发育肾脏科。在AIM 1中,我们研究了远端肾小管小管片段的胚胎起源。 我们将进行第一个连接发育和成人肾脏的单细胞磁分析。这提供了路线图 用于细胞分化的方式。我们将使用新的遗传小鼠谱系追踪工具来测试远端早期的细胞 肾单位与成熟肾脏中的功能细胞有关。这些实验将映射需要基因的位置 肾脏发展。在AIM 2中,我们将研究开关基因的蛋白质如何控制 远端肾单位的发展。我们将使用一种称为Cut&Run的技术来分析基因经常突变 在Cakut中,控制DNA和基因表达。我们还将激活信号通路并改变表达式 与Cakut相关的基因。这将使我们能够直接研究远端肾单元细胞如何提供因果关系 在基因表达和调节之间。我们将使用新系统从 人类干细胞中的 - 同步肾病。在此系统中,肾尖头同时发展和步伐, 与体内的许多发育阶段彼此相近形成的肾单位不同。我们的系统提供 在同一发育阶段研究,操纵和分离细胞的独特优势。这 我们收集的数据将显示基因如何激活。在目标3中,我们解决了发展中的一个基本问题 肾脏学 - 肾脏最初是如何形成的?为此,我们将使用合成细胞组织者 分泌信号蛋白来对我们的同步肾病进行模型。我们将研究信号配体如何控制 肾单位形成和图案。这也具有实际的应用,因为我们可以控制肾病 图案。我们的系统将为我们努力建立大量平行型肾病以替换 疗法和疾病建模。该提议的优势是与人类和人类相交的独特专业知识 小鼠肾脏遗传学,这是一种新型的干细胞衍生肾脏器官和合成生物学系统。

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 }}

Nils Olof Lindstrom其他文献

Nils Olof Lindstrom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 }}

相似国自然基金

采用新型视觉-电刺激配对范式长期、特异性改变成年期动物视觉系统功能可塑性
  • 批准号:
    32371047
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
破解老年人数字鸿沟:老年人采用数字技术的决策过程、客观障碍和应对策略
  • 批准号:
    72303205
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30.00 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
通过抑制流体运动和采用双能谱方法来改进烧蚀速率测量的研究
  • 批准号:
    12305261
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30.00 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
采用多种稀疏自注意力机制的Transformer隧道衬砌裂缝检测方法研究
  • 批准号:
    62301339
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30.00 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
政策激励、信息传递与农户屋顶光伏技术采用提升机制研究
  • 批准号:
    72304103
  • 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

Optimization of electromechanical monitoring of engineered heart tissues
工程心脏组织机电监测的优化
  • 批准号:
    10673513
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 65.02万
  • 项目类别:
The RaDIANT Health Systems Intervention for Equity in Kidney Transplantation
Radiant 卫生系统干预肾移植的公平性
  • 批准号:
    10681998
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 65.02万
  • 项目类别:
Regulation of human tendon development and regeneration
人体肌腱发育和再生的调节
  • 批准号:
    10681951
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 65.02万
  • 项目类别:
Toward Accurate Cardiovascular Disease Prediction in Hispanics/Latinos: Modeling Risk and Resilience Factors
实现西班牙裔/拉丁裔的准确心血管疾病预测:风险和弹性因素建模
  • 批准号:
    10852318
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 65.02万
  • 项目类别:
The impact of Medicaid expansion on the rural mortality penalty in the United States
医疗补助扩大对美国农村死亡率的影响
  • 批准号:
    10726695
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 65.02万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了