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In situ DNA sequencing-based microscopy for subcellular spatial transcriptomics

Projektbeschreibung

Eine revolutionäre Mikroskopie-Technik auf Basis von Sequenzierung

In den frühen Entwicklungsphasen einer befruchteten Eizelle (Zygote) wird der Vorrat mütterlicher RNA durch die Transkription zygotischer Gene ersetzt. Um die Komplexität der transkriptionellen Regulierung beim Embryo zu verstehen, müssen neue Methoden für die räumlich aufgelöste Transkriptomik entwickelt werden. Das EU-finanzierte Projekt DNA_MICROSCOPY baut auf einer bestehenden zweidimensionalen topologischen Methode der DNA-Mikroskopie auf, bei der in situ PCR-Sequenzierung sowie Next-Generation-Sequencing durchgeführt werden. Die Forschenden wollen eine dreidimensionale Sequenzierung des Gesamttranskriptoms mit subzellulärer Auflösung erreichen und mit einer Proteinanalyse kombinieren. Dank der neuen Technologie werden Schlüsselereignisse der frühen Entwicklung klarer, wie beispielsweise die Bestimmung der Zellpolarität und das Verhalten bei der Teilung.

Ziel

New tools are needed in spatial transcriptomics, which uses imaging to resolve the positions of RNA in their native biological contexts to reveal molecular mechanisms underlying cell states and interactions. The developing embryo exhibits complex transcriptional regulation during the maternal-to-zygotic transition, when the reservoir of maternal RNA is phased out and the zygotic genes are turned on. Existing spatial sequencing approaches cannot simultaneously achieve subcellular resolution, whole transcriptome coverage, isotropic 3D resolution, and the parallel mapping of proteins and genetic regulatory elements that is desirable to form a mechanistic picture of transcriptional regulation in any system as complex is the embryo. The nascent field of DNA microscopy is perfectly suited for the high-throughput, multiplexed, molecular mapping needs of such problems. DNA microscopy uses carefully engineered in situ PCR, next-generation sequencing, and the mathematics of stochastic geometry instead of optics to convey microscale spatial information. In 2018, I developed a 2D DNA microscopy approach based on topological reconstruction of adjacent patches of barcoded DNA polonies. My work is among a few papers appearing just in the last year that together constitute a new field. I will adapt my 2D topological DNA microscopy method to one based on in situ whole-transcriptome sequencing in 3D, aiming to achieve subcellular resolution. I will also develop the mathematical basis of topological reconstruction and new computational tools to deal with the 3D data. Finally, I aim to incorporate the capability to localize other molecules in parallel with the transcriptome such as oligonucleotide-conjugated antibodies targeting specific transcription factors and other genetic regulatory elements. The technique, deployed on developing C. elegans embryos, will be used to study spatially dependent regulatory mechanisms such as the determination of cell polarity and fate during cleavage in greater breadth and depth than ever previously achieved. By being optics-free, this has the potential to overcome fundamental limitations imposed by traditional forms of microscopy, greatly expand the ease and throughput of spatial transcriptomics, and pave the way for routine use of hyper-multiplexed molecular imaging.

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: Das European Science Vocabulary.

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Schlüsselbegriffe

Schlüsselbegriffe des Projekts, wie vom Projektkoordinator angegeben. Nicht zu verwechseln mit der EuroSciVoc-Taxonomie (Wissenschaftliches Gebiet).

Programm/Programme

Mehrjährige Finanzierungsprogramme, in denen die Prioritäten der EU für Forschung und Innovation festgelegt sind.

Thema/Themen

Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen sind nach Themen gegliedert. Ein Thema definiert einen bestimmten Bereich oder ein Gebiet, zu dem Vorschläge eingereicht werden können. Die Beschreibung eines Themas umfasst seinen spezifischen Umfang und die erwarteten Auswirkungen des finanzierten Projekts.

Finanzierungsplan

Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.

ERC-STG - Starting Grant

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

Verfahren zur Aufforderung zur Einreichung von Projektvorschlägen mit dem Ziel, eine EU-Finanzierung zu erhalten.

(öffnet in neuem Fenster) ERC-2020-STG

Alle im Rahmen dieser Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen finanzierten Projekte anzeigen

Gastgebende Einrichtung

KUNGLIGA TEKNISKA HOEGSKOLAN
Netto-EU-Beitrag

Finanzieller Nettobeitrag der EU. Der Geldbetrag, den der Beteiligte erhält, abzüglich des EU-Beitrags an mit ihm verbundene Dritte. Berücksichtigt die Aufteilung des EU-Finanzbeitrags zwischen den direkten Begünstigten des Projekts und anderen Arten von Beteiligten, wie z. B. Dritten.

€ 1 499 947,00
Adresse
BRINELLVAGEN 8
100 44 STOCKHOLM
Schweden

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Region
Östra Sverige Stockholm Stockholms län
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten

Die Gesamtkosten, die dieser Organisation durch die Beteiligung am Projekt entstanden sind, einschließlich der direkten und indirekten Kosten. Dieser Betrag ist Teil des Gesamtbudgets des Projekts.

€ 1 499 947,00

Begünstigte (1)

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