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Wissenschaft und Forschung

Single Cell Analysis

Koordinatoren: Christos Samakovlis und Herbert Schiller

Single Cell Genomics (SCG) verändert derzeit jeden Aspekt der Lebenswissenschaften durch tiefe Einblicke in die bisher verborgene Vielfalt von Zellsubtypen und funktionellen unterschiedlichen Zellzuständen. Mehrere große internationale Konsortien wie die LifeTime Initiative, der Human Cell Atlas (HCA) und die NIH Human Biomolecular Atlas Program (HuBMAP) wurden über Jahre gegründet, um Referenzkarten der zellulären Schaltkreise zu erstellen, die menschliches Gewebe im gesunden und kranken Zustand abbilden. DZL-Forscher haben zusammen mit diesen Konsortien und mehreren anderen Gruppen bereits einen ersten Entwurf eines solchen Zellatlas in Maus und menschlicher Lunge entwickelt und berichteten über zelluläre und molekulare Veränderungen in Verbindung mit Asthma, Lungenfibrose und Alterung. DZL-Forscher (Schiller, Samakovlis, Theis) beteiligen sich derzeit auch an einem laufenden Projekt, das durch das EU-H2020-Programm (discovAIR) gefördert wird mit dem Ziel, einen ersten Entwurf eines Atlas der menschlichen Lunge in 3D zu erstellen inklusive Rekonstruktion der Lungengewebearchitektur.

Das DZL ist mit seinen vielfältigen Krankheitsfeldern perfekt aufgestellt und kann mit bereichernden Daten zu Lungenerkrankungen zum Lungenzellatlas beitragen, was wiederum auch zur LifeTime Initiative beiträgt. Ein gemeinsames Ziel der DZL-Arbeitsgruppe für Einzelzellen ist eine krankheitsübergreifende Datenintegration, um Analysen zur Fehlregulation der Zellplastizität bei menschlichen Lungenerkrankungen zu ermöglichen. Auf Grundlage transkriptomischer Daten multipler Krankheitsbereiche beabsichtigen wir: (1) eine integrierte Analyse, um krankheitsassoziierte Genprogramme im Zelltypkontext abzuleiten, (2) räumliche Einzelzellanalyse, um Genprogramme im Gewebekontext zu lokalisieren und krankheitsassoziierte Veränderungen in Zellkommunikationsnischen zu kartieren, (3) die Funktion einzelner Zellen und Gene bei der Regulierung des Krankheitsverlaufs mechanistisch zu sezieren. Dafür nutzen wir gezielte chemische und genetische Eingriffe in Ex-vivo-Modellsystemen der menschlichen Lunge (z. B. Precision Cut Lung Slices und Organoide) sowie Einzelzell-Readouts.

Die Analyse von Einzelzelldaten vieler verschiedener In-vivo-Proben und Ex-vivo-Modellsystemen aus verschiedenen Krankheitsbereichen ermöglicht die computergestützte Analyse von Genprogrammen. Aus den Gen-Gen-Korrelationen individueller Einzelzellen kann die Co-Expression von Genen unter bestimmten Bedingungen abgeleitet werden. Diese krankheitsbereich-übergreifende Analyse kann einerseits hochgradig krankheitsspezifische (z. B. ausschliesslich COPD) oder zwischen mehreren Krankheiten geteilte (z. B. vaskuläre Phänotypen mehrerer Lungenerkrankungen) Genprogramme aufdecken. Dies dient als Grundlage für weitere Studien bezüglich der Regulierung der betreffenden Genprogramme im Kontext der räumlichen Gewebenischen und individuell auftretender Mutationen bei Patienten.

Wenn Sie Mitglied dieser Arbeitsgruppe werden möchten, nehmen Sie bitte Kontakt auf über: contact@dzl.de

 

DZL Engagements

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