Descrizione del progetto
Indagine sulla regolazione del destino cellulare
Le interazioni molecolari modellano il comportamento delle cellule e determinano le funzioni biologiche. Grazie ai progressi compiuti nelle tecnologie a cellula singola è possibile indagare su questi processi con una risoluzione a singola molecola. Gli scienziati del progetto AHH-OMICS, finanziato dall’UE, intendono indagare su come queste tecnologie possono essere utilizzate per comprendere i processi di auto-organizzazione alla base del comportamento cellulare. Per fare ciò, si avvarranno delle tecnologie a singola cellula e di strumenti della fisica teorica per studiare i processi epigenetici e di espressione genica che avvengono durante la differenziazione, la riprogrammazione e l’invecchiamento della cellula. Il lavoro del team consentirà di superare importanti limiti concettuali nell’ambito di una tecnologia emergente in biologia.
Obiettivo
Biological systems rely on an influx of energy to build and maintain complex spatio-temporal structures. A striking example of this is the self-organisation of cells into tissues, which relies on an interplay of molecular programs and tissue-level feedback. The mechanistic basis underlying these processes is poorly understood. The recent advent of single-cell sequencing technologies for the first time gives the opportunity to probe these processes with unprecedented molecular resolution in vivo. Biological function, however, relies on collective processes on the cellular scale which emerge from many interactions on the microscopic scale. But what can we learn about such collective processes from detailed empirical information on the molecular scale? Concepts from non-equilibrium statistical physics provide a powerful framework to understand collective processes underlying the self-organisation of cells. In the proposed research endeavour, we will combine the possibilities of novel single-cell technologies with methods from non-equilibrium statistical physics to understand collective processes regulating cellular behaviour. Using this conceptually new approach, we will 1) unveil collective epigenetic processes during differentiation, reprogramming and ageing, 2) determine how the interplay between different layers of regulation leads to the emergence of mesoscopic spatio-temporal structures in vivo, and 3) understand universal fluctuations in gene expression to unveil mechanistic principles of cellular decisions. Our theoretical work will be challenged by single-cell sequencing experiments performed by our collaborators. We will overcome important conceptual limitations in an emerging technology in biology and pioneer the application of methods from non-equilibrium statistical physics to single-cell genomics. At the same time, we take an interdisciplinary approach to tackle questions at the frontier of non-equilibrium physics.
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP.
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Parole chiave
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
ERC-STG - Starting GrantIstituzione ospitante
80539 MUNCHEN
Germania