Surfactant Protein C Mouse Models: A Fit For Purpose Preclinical Platform For Advancing Discovery In And Treatment Of Idiopathic Pulmonary Fibrosis

表面活性剂蛋白 C 小鼠模型:一个适合目的的临床前平台,可促进特发性肺纤维化的发现和治疗

基本信息

  • 批准号:
    10321882
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 80.14万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-01-01 至 2024-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

ABSTRACT Idiopathic Pulmonary fibrosis (IPF) is a devastating interstitial lung disease (ILD) of older adults characterized by disruption of distal lung architecture that ultimately leads to scar formation, abnormal gas exchange, and respiratory failure. A key barrier to developing better therapeutic outcomes for IPF has been a dearth of translationally relevant preclinical models. Based on a recent paradigm shift wherein the concepts of repetitive injury to a dysfunctional, vulnerable, alveolar epithelium coupled with an abnormal wound healing response are postulated as disease “drivers”, new opportunities are emerging for therapeutic discovery in IPF. Mutations in the alveolar type 2 cell (AT2) restricted, Surfactant Protein C [SP-C] gene [SFTPC], have been found in sporadic and familial IPF and provide important clues for understanding IPF pathogenesis. To address the unmet need for IPF patients, this proposal builds upon on a strong foundation of our prior work characterizing the cell biology of SP-C biosynthesis that culminated in generation of two novel knock-in mouse models of spontaneous lung fibrosis already in hand which express clinical SP-C mutants in AT2 cells in an allelic and inducible fashion. Our Published Data has demonstrated that clinical IPF associated SFTPC mutations produce aberrant SP-C proprotein isoforms that functionally segregate into 2 AT2 phenotypes: ER stress induced by intracellular SP-C misfolding (BRICHOS) or autophagy/mitophagy impaired from proSP-C mistrafficking to non-native organelles (Non-BRICHOS). When expressed in the lung epithelium in vivo, both the non-BRICHOS mutant (SftpcI73T) and the BRICHOS mutant (SftpcC121G) are extremely toxic to the lung and each is sufficient to evoke a time-dependent, physiologically restrictive peripheral fibrotic lung phenotype that elaborates translationally relevant biomarkers reported in human IPF. This proposal will leverage these unique models for Discovery, Target ID/ Validation, and Proof of Concept studies aimed at mapping cell subpopulations and uncovering novel pathways driving lung fibrosis whilst providing a compelling translational platform to interface with other preclinical/translational platforms in this U01 consortium to accelerate IPF therapeutic development. In 3 specific aims, we propose to utilize Sftpc mutant mice to map cell populations, transcriptomic profiles, and cell-cell crosstalk repertoires arising during evolution of spontaneous fibrotic lung phenotypes [Specific Aim 1], identify novel disease relevant biomarker candidates elaborated during the aberrant injury-repair process [Specific Aim 2], and assess the important contributions of and mechanisms by which aging and sex impact IPF phenotypes [Specific Aim 3]. Importantly, many of the endpoints defined in Sftpc models will be cross-validated and contextualized using lung tissue and serum from a well-phenotyped human IPF biorepository. When completed, the impactful deliverables produced from this project will include a new platform to better understand IPF pathogenesis from its onset through disease progression and serve as a resource for the broader research community to identify and test novel therapies to treat this disease.
抽象的 特发性肺纤维化(IPF)是一种毁灭性的间质性肺疾病(ILD),以老年人为特征 通过破坏远端肺结构,最终导致疤痕形成、气体交换异常,以及 呼吸衰竭的一个关键障碍是开发更好的 IPF 治疗结果。 翻译相关的临床前模型基于最近由于重复概念而发生的范式转变。 对功能失调的、脆弱的肺泡上皮的损伤加上异常的伤口愈合反应是 被认为是疾病“驱动因素”的 IPF 突变治疗方法正在出现新的机遇。 肺泡 2 型细胞 (AT2) 限制性表面活性蛋白 C [SP-C] 基因 [SFTPC] 已被发现 散发性和家族性 IPF 并为了解 IPF 发病机制提供重要线索。 IPF 患者的未满足需求,该提案建立在我们之前工作特征的坚实基础上 SP-C生物合成的细胞生物学最终产生了两种新型敲入小鼠模型 自发性肺纤维化已经在手,其在 AT2 细胞中以等位基因表达临床 SP-C 突变体 我们发布的数据表明,临床 IPF 相关的 SFTPC 突变。 产生异常的 SP-C 蛋白原亚型,在功能上分离成 2 个 AT2 表型:内质网应激 由细胞内 SP-C 错误折叠 (BRICHOS) 或 proSP-C 损伤的自噬/线粒体自噬诱导 当在体内肺上皮细胞中表达时,两者都会被错误地输送到非天然细胞器(Non-BRICHOS)。 非 BRICHOS 突变体 (SftpcI73T) 和 BRICHOS 突变体 (SftpcC121G) 对肺具有极大的毒性,并且 每一个都足以引起时间依赖性、生理限制性外周纤维化肺表型 详细阐述了人类 IPF 中报告的翻译相关生物标志物。该提案将利用这些独特的生物标志物。 用于发现、目标 ID/验证和概念验证研究的模型,旨在绘制细胞图谱 亚群并揭示驱动肺纤维化的新途径,同时提供令人信服的转化 与该 U01 联盟中的其他临床前/转化平台对接以加速 IPF 的平台 在 3 个具体的治疗目标中,我们建议利用 Sftpc 突变小鼠来绘制细胞群图谱, 自发性纤维化肺进化过程中出现的转录组谱和细胞间串扰库 表型[具体目标 1],识别新的疾病相关候选生物标志物 异常的损伤修复过程[具体目标2],并评估其重要贡献和机制 衰老和性别影响 IPF 表型 [具体目标 3]。 Sftpc 模型将使用表型良好的肺组织和血清进行交叉验证和背景化 人类 IPF 生物库完成后,该项目产生的有影响力的成果将包括 新平台可以更好地了解 IPF 从发病到疾病进展的发病机制,并作为 为更广泛的研究界提供资源,以确定和测试治疗这种疾病的新疗法。

项目成果

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