Descrizione del progetto
La destinazione e il destino delle cellule individuali durante l’embriogenesi
L’interrogativo fondamentale della biologia dello sviluppo è in che modo il lignaggio delle cellule (pedigree) e la traiettoria (storia dell’espressione genica) ne stabiliscano la differenziazione e la specifica. Di recente, il progresso nell’editing e nel sequenziamento genetico ha creato un’opportunità per approfondire il processo di sviluppo con risoluzione di singola cellula. Il progetto, finanziato dall’UE, impiegherà nuovi metodi per ricostruire il destino e l’evoluzione della singola cellula nel corso dell’embriogenesi. Questa visione globale dello sviluppo cellulare sarà generata utilizzando come modello l’embriogenesi e l’organogenesi dei pesci zebra. Gli alberi della traiettoria saranno stabiliti a partire dai dati di sequenziamento dell’RNA a singola cellula mentre gli alberi del lignaggio saranno generati utilizzando l’editing genetico per la marcatura delle cellule. La combinazione di questi dati fornirà la prima visione completa e globale dei processi che stabiliscono lo sviluppo dei vertebrati.
Obiettivo
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.
Campo scientifico
Parole chiave
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
ERC-ADG - Advanced GrantIstituzione ospitante
4051 Basel
Svizzera