Projektbeschreibung
Ein 4D-Modell der Entwicklung
Die Entwicklung ist ein faszinierender Prozess, in dessen Verlauf ein ganzer Organismus aus einer einzigen Zelle entsteht. Trotz umfassender Forschung verstehen wir nicht vollständig, wie eine derart große zelluläre Vielfalt aus dem Genom hervorgeht. Das Ziel des im Rahmen der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen finanzierten Projekts 4D Development besteht darin, Antworten auf diese Schlüsselfrage der Biologie zu liefern. Dazu wird die Zelltranskription bei Drosophila melanogaster während ihrer zehntägigen Entwicklung gemessen. Die Forschenden werden alle vier Stunden die räumliche Genexpression von 1 600 Genen mit Einzelzellauflösung messen und diese Daten zur Rekonstruktion von 3D- und 4D-Modellen verwenden. Davon verspricht sich das Team, die genregulatorischen Netzwerke, welche die Entwicklung bei Drosphila steuern, aufzudecken und zu einem Verständnis komplexerer Tiere einschließlich Mäusen und Menschen zu gelangen.
Ziel
How the genome regulates the differentiation trajectories that instruct a single fertilised egg to develop into an adult organism is a longstanding question in biology. Here, high-throughput spatial transcriptomics will be leveraged to virtually measure all cellular states of the Drosophila melanogaster. The entire ten-day development of the fruit fly will be sampled with a four-hour interval, where the spatial gene expression of 1,600 genes will be measured in a serially sectioned fly at single cell resolution. The sections will subsequently be reconstructed into 3D models. This approach enables whole-body-biology where a complex measurement is taken of all cells of an entire individual and is here used to densely sample development.
In order to reconstruct differentiation trajectories, the 3D fly models will be anatomically aligned between timepoints so that cellular states can be linked and transitions in transcriptional profiles can be studied. The spatial information will substantially simplify this challenge because progenitors and putative progeny will be in the same anatomical compartment. This will generate a 4D developmental model of the fruit fly that links cells, cell types, anatomy and differentiation in space and time.
The 4D developmental fly and the cell type trajectories will serve as the manifold onto which single cell transcriptomics (RNA-seq) and chromatin accessibility (ATAC-seq) data will be integrated. Then, Gene Regulatory Network inference tools can be used to identify transcription factors and enhancer sequences that drive lineage decisions. Investigating the enhancer sequences will reveal how cell type specificity is encoded and how the arising complexity is regulated during development.
This project will give a unique insight into development, patterning and the emergence of cellular diversity from the genome, and will form an important proof of concept to approach development in other larger organisms such as mice and humans.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
- HORIZON.1.2 - Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA) Main Programme
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
(öffnet in neuem Fenster) HORIZON-MSCA-2023-PF-01
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HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF -Koordinator
9052 ZWIJNAARDE - GENT
Belgien