Projektbeschreibung
Das Schicksal einzelner Zellen während der Embryogenese
Die grundlegende Frage der Entwicklungsbiologie ist, welchen Einfluss die Zellabstammung (Abstammungslinie) und der Verlauf (der Genexpression) auf die Differenzierung und Spezifikation haben. Dank der jüngsten Fortschritte bei der Geneditierung und -sequenzierung kann der Entwicklungsprozess nun anhand einer Einzelzellauflösung untersucht werden. Dieses EU-finanzierte Projekt wird das Schicksal und die Entwicklung der einzelnen Zellen während der Embryogenese mithilfe neuer Verfahren rekonstruieren. Diese globale Sicht auf die zelluläre Entwicklung wird anhand eines Modells der Embryogenese und Organogenese des Zebrafischs erarbeitet. Aus den Daten der Einzelzell-RNA-Sequenzierung werden Verlaufsbäume erstellt, während die Abstammungsbäume anhand der Geneditierung für die Zellmarkierung generiert werden. Die Kombination dieser Daten wird die erste umfassende und globale Sicht auf die Vorgänge bieten, von denen die Entwicklung der Wirbeltiere bestimmt wird.
Ziel
Each cell in our body has a specific biography that is defined by its pedigree relationship with other cells (lineage) and by its history of gene expression (trajectory). A fundamental question in cellular and developmental biology has been how the lineage and trajectory of a cell lead to its specification and differentiation. Remarkable progress in genome editing and single-cell sequencing has generated the opportunity to understand this process at global scales and single-cell resolution. We have recently developed methods to reconstruct the cellular ancestry and transcriptional trajectories of cells during embryogenesis. The resulting lineage and trajectory trees can be analyzed to gain comprehensive views of how cellular diversity arises and how differentiation leads to physiologically specialized cell types. To generate such global views of cellular development, we will: 1. Define the cellular diversity and gene expression trajectories during zebrafish embryogenesis and organogenesis. Trajectory trees will be generated from scRNA-seq data and analyzed to reconstruct the gene expression pathways underlying fate specification. 2. Reveal the relationships between lineage and transcriptional trajectories during fate specification. Lineage trees will be generated by marking cells via genome editing and combined with trajectory trees to reveal the cellular paths towards fate specification. 3. Discover the gene expression cascades that remodel cells into physiologically functional types. Cell biological modules will be identified by comparing gene enrichment in differentiation trajectories and reveal the specialized and shared mechanisms of differentiation. These studies will help provide the first comprehensive and global view of the trajectories and lineages underlying vertebrate development. Our focus is on the zebrafish model system, but the data and concepts developed in this project will be applicable to other developmental and cellular systems.
Wissenschaftliches Gebiet
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-ADG - Advanced GrantGastgebende Einrichtung
4051 Basel
Schweiz