Mechanistic modeling of the innate immune responses of the human lung to understand the inter-individual heterogeneity of COVID-19 pneumonia
人肺先天免疫反应的机制模型,以了解 COVID-19 肺炎的个体间异质性
基本信息
- 批准号:10728396
- 负责人:
- 金额:$ 76.21万
- 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:2023-07-01 至 2027-06-30
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:2019-nCoV3-DimensionalACE2AffectAnimal ModelBiologicalCOVID-19COVID-19 pneumoniaCOVID-19 severityCell DeathCellsCessation of lifeComplexComputer ModelsConfocal MicroscopyCryopreservationDataEngineeringEpidemiologic FactorsEpithelial CellsEventFRAP1 geneFlow CytometryGenetic TranscriptionGoalsGrantHeterogeneityHumanImmuneImmune responseImmunityImmunologyIndividualInfectionInnate Immune ResponseInterferon Type IInterventionK-18 conjugateLiteratureLungLung infectionsMeasurementMediatingMinorModelingMolecularMusOutcomePathway interactionsPersonsPhosphoproteinsPredictive FactorPredispositionProductionProtocols documentationPublic HealthPublishingReproducibilityRiskRoleSARS-CoV-2 infectionSamplingSeveritiesSignal TransductionStructure of parenchyma of lungSurgical ModelsSystemTestingTimeTissue DonorsTissue PreservationTissuesTransgenic MiceTransgenic OrganismsViralVirusWorkalveolar epitheliumbasebiobankcohortcytokinedigital twineffective therapyimproved outcomeindividual variationinnovationmTOR inhibitionmathematical modelmouse modelmulti-scale modelingnoveloutcome disparitiesoutcome predictionpandemic diseasepopulation basedreceptorresponsesevere COVID-19therapeutic targetthree dimensional cell culturetoolvirology
项目摘要
PROJECT SUMMARY/ABSTRACT
A key feature of the COVID-19 infection is the vast inter-individual heterogeneity in the
severity of the infection. The complex biological mechanisms that underlie this variability remain
mostly obscure. We propose to provide a mechanistic understanding of this susceptibility by
leveraging 3 key innovations: First, we have developed a 3-dimensional lung culture system
that allows for detailed interrogation of the early events in SARS-CoV-2 infection. Second, we
have established an animal model of COVID-19 in mice transgenic for the human ACE2
receptor in our facility. Third, we have built a multi-scale mathematical model of lung infection in
COVID-19, that we now seek to expand and personalize to individual hosts. We have two Aims
in this project: In Aim 1, we will validate, expand, and personalize our existing multi-scale
model, using an unbiased approach to identify and test hypotheses relating to susceptibility to
severe COVID-19, and in Aim 2 we will test a specific hypothesis regarding the mechanism of
the observed inter-individual heterogeneity in COVID-19 severity, namely that it is, in part,
mediated by divergent activation of the mTOR pathway in type I alveolar epithelial cells. If
successful, this project will identify the biological basis of the immune pathways that result in
heterogeneous outcome of COVID-19, paving the way for personalized, host-specific
interventions to improve the outcome of the infection.
项目概要/摘要
COVID-19 感染的一个关键特征是个体间存在巨大的异质性
感染的严重程度。这种变异性背后的复杂生物机制仍然存在
大多是晦涩难懂的。我们建议通过以下方式提供对这种敏感性的机械理解:
利用3个关键创新:首先,我们开发了3维肺培养系统
可以对 SARS-CoV-2 感染的早期事件进行详细询问。第二,我们
在人类 ACE2 转基因小鼠中建立了 COVID-19 动物模型
我们设施中的接收器。第三,我们建立了肺部感染的多尺度数学模型
COVID-19,我们现在寻求将其扩展到各个主机并对其进行个性化。我们有两个目标
在这个项目中:在目标 1 中,我们将验证、扩展和个性化我们现有的多尺度
模型,使用公正的方法来识别和测试与易感性相关的假设
严重的 COVID-19,在目标 2 中,我们将测试有关机制的具体假设
观察到的 COVID-19 严重程度存在个体间异质性,即部分是,
由 I 型肺泡上皮细胞中 mTOR 通路的不同激活介导。如果
如果成功,该项目将确定免疫途径的生物学基础,从而导致
COVID-19 的异质性结果,为个性化、针对特定宿主的治疗铺平了道路
改善感染结果的干预措施。
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)
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