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Global views of cell type specification and differentiation

Description du projet

Le destin des cellules individuelles pendant l’embryogenèse

La question fondamentale de la biologie du développement consiste à savoir comment la lignée cellulaire (pedigree) et la trajectoire (histoire de l’expression des gènes) déterminent sa différenciation et sa spécification. Les progrès récents dans l’édition des gènes et le séquençage ont permis d’étudier le processus de développement à une résolution unicellulaire. Ce projet financé par l’UE utilisera de nouvelles méthodes pour reconstruire le destin et l’évolution des cellules individuelles au cours de l’embryogenèse. Cette vision globale du développement cellulaire sera générée en utilisant l’embryogenèse et l’organogenèse du poisson zèbre comme modèle. Des arbres de trajectoire seront établis à partir de données de séquençage d’ARN unicellulaire tandis que des arbres de lignage seront générés à l’aide de l’édition de gènes pour le marquage cellulaire. La combinaison de ces données fournira la première vue globale et globale des processus déterminant le développement des vertébrés.

Objectif

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.

Régime de financement

ERC-ADG - Advanced Grant

Institution d’accueil

UNIVERSITAT BASEL
Contribution nette de l'UE
€ 2 411 440,00
Adresse
PETERSPLATZ 1
4051 Basel
Suisse

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Région
Schweiz/Suisse/Svizzera Nordwestschweiz Basel-Stadt
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 2 411 440,00

Bénéficiaires (1)