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Cell decision capture and control via joint Raman live and omics profiling

Descrizione del progetto

Approfondimenti meccanicistici sullo sviluppo neurale

Lo sviluppo neurale si basa su cellule progenitrici che prendono decisioni specifiche per determinare il destino cellulare e generare i numerosi tipi di cellule del cervello umano. Sempre più prove rivelano una notevole diversità delle cellule cerebrali, ma i meccanismi che guidano queste decisioni rimangono poco conosciuti e spesso si ipotizza che siano stocastici. Il progetto MOVIOLA, finanziato dal CER, propone che le scelte del destino neurale siano in gran parte deterministiche e regolate da processi molecolari dinamici in gran parte inesplorati. Per scoprirli, il progetto introduce un approccio sperimentale innovativo che combina l’immaginografia Raman a cellule vive, la profilazione multi-omica e i tag molecolari ingegnerizzati sulle proteine. Questo approccio offre la possibilità di riprogrammare le decisioni delle cellule e di identificarne i fattori determinanti. I risultati del progetto sono destinati a chiarire la specificazione neurale e a migliorare modelli e terapie.

Obiettivo

The developing nervous system generates an extraordinary diversity of cell types through a series of critical fate decisions made by neural progenitors. Despite recent progress in cataloging the heterogeneity of brain cells, we lack an understanding of the factors orchestrating their fine specification, especially in humans. As a result, many decision processes have uncharacterized determinants and are accounted for as stochastic, leaving us without control over them. This knowledge gap stems from the absence of a systematic approach to capture dynamic moments of cell decision-making and discover the factors controlling them.
I hypothesize that most fate decisions in the human developing nervous system are not stochastic and, instead, depend on many fine-grained, dynamic mechanisms of cell decision-making. However, only a limited number have been characterized, too few to explain the thousands of cell types in the human brain.
To explore this hypothesis, I propose a novel experimental paradigm to elucidate the molecular determinants governing cell decisions. The approach combines live-cell Raman spectrometry imaging, omics profiling, and inducible degrons. I designed it to operate on cell decisions like a film-editing machine, a Moviola: from an outcome, it learns how to “rewind” to a cell’s decision, “halts” the cell and profiles it for decision determinants, and “edits” it to steer it away from the original outcome.
By applying this approach, we expect to find factors influencing fate decisions in human neural specification and reveal a more deterministic control of neural cell fates, illuminating how the vast cellular diversity originates from decision-making events. The insights gained will offer ways to improve in vitro models and cell therapies, with potential implications in the attenuation of neural disorders. This groundbreaking paradigm revolutionizes the study of cell decision-making, with far-reaching implications across diverse fields of biology.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2025-STG

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Istituzione ospitante

ECOLE POLYTECHNIQUE FEDERALE DE LAUSANNE
Contributo netto dell'UE
€ 1 499 329,00
Indirizzo
BATIMENT CE 3316 STATION 1
1015 Lausanne
Svizzera
Regione
Schweiz/Suisse/Svizzera Région lémanique Vaud
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 1 499 329,00

Beneficiari (1)