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CORDIS - Resultados de investigaciones de la UE
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Deciphering signalling pathway dynamics during cell-fate commitment in stem cells

Descripción del proyecto

Perturbaciones de las señales extracelulares y destino de las células madre

La diferenciación celular en células maduras con forma y función especializadas está impulsada por señales extracelulares específicas. Se trata de un proceso muy complejo regulado a una resolución espacial y temporal. El equipo del proyecto i-SignalTrace, financiado por el Consejo Europeo de Investigación, pretende predecir qué vías de señalización se activan en las células madre cuando se someten a distintas señales extracelulares. Los investigadores emplearán la tecnología de edición genómica CRISPR/Cas9 para desvelar los mecanismos del compromiso del destino celular y comprender cómo pueden afectar las distintas perturbaciones a las células madre. Se espera que su labor aporte conocimientos fundamentales sobre biología del desarrollo y mejore los protocolos de medicina regenerativa de las terapias celulares.

Objetivo

Understanding the identity and intensity of the specific extracellular signals that a cell experiences at different times during its differentiation is essential to develop advanced cellular therapies. However, uncovering the sequence of these signaling events, their intensities, timing, and relevance in development and disease is proving to be very challenging.

Here, I propose to build i-SignalTrace: a CRISPR/Cas9-based molecular recorder with the capacity to store both lineage information and signalling pathway activity for multiple signals over time in single cells. By performing kinetic experiments and mathematical modeling, I will use i-SignalTrace to extract the probability of signalling pathways to be activated in stem cells when subject to different extracellular signals and reconstruct the lineage tree of pathway activities during differentiation with single-cell resolution. In combination with single-cell RNA sequencing, i-SignalTrace will make it possible to characterize transition and intermediate states along differentiation trajectories, and quantify the integration between extracellular signals and autonomous programs of gene expression. These results will allow predicting the differentiation trajectories that stem cells follow when subject to external perturbations, and deciphering the role of heterogeneity in signalling pathway activity during cell-fate commitment.

Using i-SignalTrace, I will identify missing or redundant signalling pathways induced during in vitro differentiation protocols. Therefore, I expect that exploitation of i-SignalTrace will allow establishing new criteria to design protocols to differentiate stem cells on demand. As a proof-of-concept, I propose a framework to improve the functionality of monolayer-derived cardiomyocytes. Taken together, i- SignalTrace will find applications in both fundamental developmental biology and translational regenerative medicine, which will benefit a much wider scientific community.

Ámbito científico (EuroSciVoc)

Palabras clave

Programa(s)

Tema(s)

Régimen de financiación

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Convocatoria de propuestas

(se abrirá en una nueva ventana) ERC-2021-STG

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Institución de acogida

ACADEMISCH ZIEKENHUIS LEIDEN
Aportación neta de la UEn
€ 1 500 000,00
Coste total
€ 1 500 000,00

Beneficiarios (1)