Molekulare Mechanismen von Podozyten-Erkrankungen - neue Wege zum Verständnis der FSGS durch single-nucleus RNA-sequencing

• Antragsteller: Dr. Martin Kann; Professor Dr. Roman-Ulrich Müller
• Fachliche Zuordnung: Nephrologie
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 433158430

Podozyten sind die epithelialen Zellen der renalen Filtrationseinheit – des Glomerulus. Podozyten-Erkrankungen führen zu einer proteinurischen Erkrankung mit fortschreitendem Nierenfunktionsverlust. Die gemeinsame Endstrecke progredienter Schädigung des Podozyten und Verlust dieser Zellen ist die fokale und segmentale Glomerulosklerose. FSGS ist ein histopathologisches Schädigungsmuster, das aus multiplen heterogenen und progredienten Grunderkrankungen resultiert, die zur Erkrankung des Podozyten führen. Ein entscheidendes Charakteristikum der FSGS ist ihre Heterogenität, welche sich insbesondere auf das Vorkommen verschiedener Zellpopulationen als Ausdruck eines unterschiedlichen Grads der Schädigung und erkrankungs-spezifischer molekularer Veränderungen im gleichen Gewebe zeigt. Diese Situation ist vergleichbar mit der Heterogenität von malignen Tumoren, die gleichzeitig Tumor-Stammzellen, differenzierte und entdifferenzierte Tumorzellen, gesunde Zellen, Immunzellen und Tumorzellen, die auf die Immunantwort reagieren, enthalten. Die zugrundeliegende Ursache der FSGS ist weiter unklar und die verschiedenen Erkrankungen, die zu diesem Schädigungsmuster führen, sind unzureichend verstanden. In der Tumorbiologie konnten durch die Verwendung von Einzel-Zell- und Einzel-Nukleus RNA-Sequenzierung (scRNAseq/snRNAseq) große Fortschritte in der Identifikation von Zellpopulationen innerhalb von Tumoren gemacht und neue Erkenntnisse zur Therapieresistenz gewonnen worden. Wir haben diese Technik kürzlich verwendet, um die zelluläre Zusammensetzung des renalen Glomerulus auf transkriptioneller Ebene zu beleuchten (Karaiskos et al. 2018) und werden nun snRNAseq verwenden, um zell-spezifische Transkriptionsmuster während der frühen Phase der FSGS zu entschlüsseln. Aufgrund der zellulären Heterogenität der FSGS verspricht dieser Ansatz einen entscheidenden Erkenntnisgewinn hinsichtlich der Pathogenese der Erkrankung. Hierzu werden wir 3 verschiedene Mausmodelle der FSGS (ein genetisches Modell Wt1hetdel), ein toxisches Modell (adriamycin) und die transgene Podozyten-spezifische Expression des Diphtherie-Toxin Rezeptors verwenden. Die gewonnenen Daten werden mit bereits unabhängig gewonnene mehrschichtigen Omics-Daten (bulkRNAseq, proteomics, phospho- proteomics und metabolomics) kombiniert, um den nächsten Schritt zur Charakterisierung der zellbiologischen Veränderungen und zelltyp-spezifischer Reaktionen im Glomerulus zu gehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Dr. Janine Altmüller; Professor Dr. Andreas Beyer