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Wären da nicht die marokkanischen Männer. Ein Erfahrungsbericht. Wir legen einen besonderen Fokus auf die Rolle des Genexpressionsrauschens in diesem Prozess. Um zu verstehen, wie die Genexpression während der Differenzierung einer Stammzelle in alle ihre Tochterzelltypen reguliert wird, muss man in der Lage sein, verschiedene Zelltypen zu unterscheiden, wie sie beispielsweise in einem Gewebe oder in einem Organ auftreten.

Eine etablierte Methode ist die Purifizierung von Subpopulationen von Zellen basierend auf nur einer Handvoll von Markergenen.

Diese Vorauswahl bringt allerdings starke Einschränkungen für die Auflösung unterschiedlicher Zelltypen mit sich. Mechanistische Modelle der Genregulation während der Differenzierung können auf Basis dieser Daten konzipiert werden. Einzelzellmessungen, auf der anderen Seite, offenbaren eine Stichprobe aller Zelltypen in einer komplexen Mischung.

Das Transkriptom einer Zelle kann als ein Fingerabdruck angesehen werden, der die Identität der Zelle enthüllt. Basierend auf diesen Daten werden in unserem Labor computergestützte Methoden zur Identifizierung von Zelltypen und zur Vorhersage von Differenzierungspfaden entwickelt. Das Ziel besteht darin, hochauflösende Abstammungsbäume der Zelllinien abzuleiten und die Dynamik der Genexpression während der zellulären Differenzierung zu verstehen.


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Wir sind insbesondere daran interessiert, seltene Zelltypen zu identifizieren, da diese sehr schwer zu finden sind und oftmals eine wichtige Rolle spielen. Beispielsweise haben Stammzellen häufig einen sehr geringen Anteil an der Gesamtpopulation. Darüberhinaus können Markergene für Zelltypen und -zustände mit hoher Genauigkeit identifiziert werden und somit die Purifizierung dieser Zellen gestatten. Das ultimative Ziel ist die Ableitung mechanistischer Modelle der Genregulation während der Differenzierung, indem wir diese populationsbasierten Messungen mit den Einzelzell-Genexpressionsdaten kombinieren.

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Wir versuchen auch, die Auswirkungen der Mikroumgebung einer Zelle durch eine hochauflösende räumliche Genexpressionsanalyse zu erhellen. Ein besonderer Schwerpunkt des Labors liegt in der Erforschung der Bedeutung von Genexpressionsvariabilität während der Differenzierung. Es hat sich gezeigt, dass die Transkription von Genen oftmals kein kontinuierlicher Prozess ist, sondern in Schüben auftritt. Dies hat erhebliche Schwankungen der mRNA-Spiegel von Zelle zu Zelle zur Folge, und die Rolle dieses sogenannten biologischen Genexpressionsrauschens während der Zelldifferenzierung ist weitgehend unverstanden.

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Bei der Zelldifferenzierung sollte es sich um einen robusten Vorgang handeln, der sich mit räumlicher und zeitlicher Präzision vollzieht. Mittels der Transkriptommessung in einzelnen Zellen in Verbindung mit populationsbasierten Methoden zur Untersuchung epigenetischer Modifikationen und von Transkriptionsfaktorbindestellen versuchen wir die Dynamik des Genexpressionsrauschens während der Zelldifferenzierung zu messen.

Das Ziel ist es, ein tieferes Verständnis der Mechanismen zu erlangen, durch die das Genexpressionsrauschen reguliert wird.

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Diese Variabilität kann mit Einzelzellsequenzierung oder mit bildgebenden Verfahren untersucht werden. Ziel ist die Ableitung von Modellen für die Regulierung des Genexpressionsrauschens. Da Einzelzell-Sequenzierung nur eine begrenzte Sensitivität hat, verwenden wir ergänzend mikroskopische Verfahren zur Visualisierung einzelner mRNA Moleküle in der Zelle single molecule fluorescent in situ hybridization.

Diese Methode erlaubt es, die Genexpressionsvariabilität für einzelne Gene mit minimalem technischen Rauschen und hoher Empfindlichkeit zu untersuchen. Zur Navigation springen Drücken Sie Enter. Zum Hauptinhalt springen Drücken Sie Enter. Andrew Pospisilik. Pressemitteilungen Forschungsmeldungen Institutsmeldungen.