Modeling gastric mucus layer physiology

模拟胃粘液层生理学

基本信息

  • 批准号:
    9752617
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 35.13万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-08-01 至 2022-05-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This proposal brings together a team of applied mathematicians and experimental physicists, engineers, and biologists, with expertise in biogels, mucus physics, microbiology and bacterial motility, and gastroenterology to tackle an important problem in physiology and pathology: how the gastric mucus layer is maintained and how it responds to infecting bacteria and to changes in topology and size in gastric organoids (GOs). Cells in the stomach epithelium secrete the mucin that forms a mucus layer to protect the epithelium from the harsh environment of the stomach lumen, which is acidic and contains digestive enzymes such as pepsin. Epithelial cells also secrete acid, neutralizing bicarbonate, and pepsinogen, the inactive precursor to pepsin. These secretions form a complex coupled system since the rheology of mucin depends on pH and ionic strength, acid can be bound by negatively charged mucin, ions and mucin electrostatically interact, pepsinogen activation is pH dependent, and pepsin catalyzes mucin degradation. Goal #1 of this proposal is to understand how this coupled system maintains homeostasis. Goal #2 is to understand infection by Helicobacter pylori, which must swim across the mucus layer to colonize the epithelium. It locally modifies the gel rheology as it swims by secreting neutralizing ammonia. Goal #3 is to understand whether gastric organoids (GOs), spherical 3D cultures of a monolayer of differentiated epithelial cells, can accurately model gastric mucus layer physiology and pathology. The approach is to A: Build a mathematical model that fully couples mucin, ion, and enzyme transport and interactions. Validate it through in vitro experiments on acid transport through mucin. B: Investigate mechanisms of mucus layer homeostasis and acid transport using the mathematical model, flat 2D layers of cultured epithelium, and physical models of mucus, by exploring volumetric, spatial, and temporal variations of secretion rates. C: Mathematically model interaction of swimming H. pylori with mucus and experimentally image and track single bacteria together with local ion concentrations and micro-rheology. Model and experimentally observe collective effects of infection by dense populations of bacteria. D: Model and experimentally test how variations in size and spatial localization of secretion affect mucus layer formation in GOs to learn how and when they may be used as accurate models of physiology/pathology.
该提案汇集了应用数学家和实验物理学家、工程师、 和生物学家,拥有生物凝胶、粘液物理学、微生物学和细菌运动方面的专业知识,以及 胃肠病学要解决一个重要的生理学和病理学问题:胃粘液层如何 的维持以及它如何对感染细菌以及胃中拓扑和大小的变化做出反应 类器官(GO)。胃上皮细胞分泌粘蛋白,形成粘液层以保护胃 来自胃腔恶劣环境的上皮,呈酸性,含有消化液 酶,例如胃蛋白酶。上皮细胞还分泌酸、中和碳酸氢盐和胃蛋白酶原, 胃蛋白酶的无活性前体。 这些分泌物形成了一个复杂的耦合系统,因为粘蛋白的流变学取决于 pH 值和离子 强度,酸可以与带负电的粘蛋白结合,离子和粘蛋白静电相互作用, 胃蛋白酶原的激活依赖于 pH 值,胃蛋白酶催化粘蛋白降解。本提案的目标#1 的目的是了解这个耦合系统如何维持体内平衡。目标#2 是通过以下方式了解感染 幽门螺杆菌必须游过粘液层才能在上皮细胞中定殖。它在本地修改 通过分泌中和氨来改变凝胶游动时的流变性。目标#3是了解胃是否 类器官(GO),单层分化上皮细胞的球形 3D 培养物,可以准确地 胃粘液层生理学和病理学模型。 方法是 A:建立一个完全耦合粘蛋白、离子和酶运输的数学模型 和互动。通过粘蛋白酸转运的体外实验对其进行验证。乙:调查 使用数学模型、平面 2D 层实现粘液层稳态和酸运输的机制 通过探索体积、空间和时间来研究培养的上皮细胞和粘液的物理模型 分泌率的变化。 C:游动的幽门螺杆菌与粘液和粘液相互作用的数学模型 对单个细菌以及局部离子浓度和微流变学进行实验成像和跟踪。 建立模型并通过实验观察密集细菌群感染的集体效应。 D:型号 并通过实验测试分泌物的大小和空间定位的变化如何影响粘液层 GO 中的形成,以了解如何以及何时将它们用作准确的生理学/病理学模型。

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 }}

AARON L FOGELSON其他文献

AARON L FOGELSON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('AARON L FOGELSON', 18)}}的其他基金

Computational and Experimental Modeling of Subclinical Leaflet Thrombosis in Bioprosthetic Aortic Valves
生物主动脉瓣亚临床小叶血栓形成的计算和实验模型
  • 批准号:
    10544015
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 35.13万
  • 项目类别:
Computational and Experimental Modeling of Subclinical Leaflet Thrombosis in Bioprosthetic Aortic Valves
生物主动脉瓣亚临床小叶血栓形成的计算和实验模型
  • 批准号:
    10367600
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 35.13万
  • 项目类别:
An integrated computational and experimental approach to understanding the hemostatic response during treatment of bleeding
一种综合计算和实验方法来了解出血治疗期间的止血反应
  • 批准号:
    10405443
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 35.13万
  • 项目类别:
An integrated computational and experimental approach to understanding the hemostatic response during treatment of bleeding
一种综合计算和实验方法来了解出血治疗期间的止血反应
  • 批准号:
    10813290
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 35.13万
  • 项目类别:
Modeling gastric mucus layer physiology
模拟胃粘液层生理学
  • 批准号:
    10202655
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 35.13万
  • 项目类别:
Modeling gastric mucus layer physiology
模拟胃粘液层生理学
  • 批准号:
    9974529
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 35.13万
  • 项目类别:
Upstream priming of platelets for adhesion to biomaterials
血小板的上游启动以粘附到生物材料
  • 批准号:
    9043949
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 35.13万
  • 项目类别:
Multiscale Computational Modeling of Platelet Deposition and Coagulation in Flow
流动中血小板沉积和凝固的多尺度计算模型
  • 批准号:
    7927113
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 35.13万
  • 项目类别:
Multiscale Computational Modeling of Platelet Deposition and Coagulation in Flow
流动中血小板沉积和凝固的多尺度计算模型
  • 批准号:
    8134868
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 35.13万
  • 项目类别:
Multiscale Computational Modeling of Platelet Deposition and Coagulation in Flow
流动中血小板沉积和凝固的多尺度计算模型
  • 批准号:
    8318577
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 35.13万
  • 项目类别:

相似国自然基金

本体驱动的地址数据空间语义建模与地址匹配方法
  • 批准号:
    41901325
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    22.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
时空序列驱动的神经形态视觉目标识别算法研究
  • 批准号:
    61906126
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
针对内存攻击对象的内存安全防御技术研究
  • 批准号:
    61802432
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
大容量固态硬盘地址映射表优化设计与访存优化研究
  • 批准号:
    61802133
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    23.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
IP地址驱动的多径路由及流量传输控制研究
  • 批准号:
    61872252
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    64.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Executive functions in urban Hispanic/Latino youth: exposure to mixture of arsenic and pesticides during childhood
城市西班牙裔/拉丁裔青年的执行功能:童年时期接触砷和农药的混合物
  • 批准号:
    10751106
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 35.13万
  • 项目类别:
Climate Change Effects on Pregnancy via a Traditional Food
气候变化通过传统食物对怀孕的影响
  • 批准号:
    10822202
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 35.13万
  • 项目类别:
KCNE1 as a molecular shield of KV7.1
KCNE1作为KV7.1的分子盾
  • 批准号:
    10650087
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 35.13万
  • 项目类别:
Structural and chemical changes between empty and full AAV capsids
空 AAV 衣壳和完整 AAV 衣壳之间的结构和化学变化
  • 批准号:
    10646613
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 35.13万
  • 项目类别:
Functional, structural, and computational consequences of NMDA receptor ablation at medial prefrontal cortex synapses
内侧前额皮质突触 NMDA 受体消融的功能、结构和计算后果
  • 批准号:
    10677047
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 35.13万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了