Molekulare Charakterisierung der Etablierung der Pluripotenz im Mausembryo und der Verlust dieses Zustandes durch die Kombination von Live-Imaging und Einzelzell-RNA Sequenzierung

• Antragsteller: Dr. Takashi Hiiragi
• Fachliche Zuordnung: Reproduktionsmedizin, Urologie ; Entwicklungsbiologie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 266274777

Für die Stammzellforschung und die translationale Medizin ist es von wesentlicher Bedeutung die molekularen Mechanismen zu verstehen, welche der Entstehung und der Differenzierung der pluripotenten inneren Zellmasse (ICM) in der Säugetierblastozyste zugrunde liegen. Unsere jüngsten Forschungsergebnisse offenbarten eine unerwartete Komplexität dieses Prozesses aufgrund der dynamischen Zellumverteilung und der Herterogenität in der Genexpression verschiedener Zellen. Das mechanistische Verständnis des Prozesses bedarf deswegen der quantitativen Charakterisierung des Zellverhaltens sowie der Analyse der Dynamik der globalen Genexpression auf der Ebene einzelner Zellen. Dieses Projekt zielt darauf ab, in vivo ein molekulares Profil der pluripotenten Zellen während der Spezifizierung und Differenzierung durch Verwendung von Mausembryonen aufzustellen. Hierfür werden maßgebliche Kompetenzen der beiden Labore vereint: Die in vivo Fluoreszenzmikroskopie der Abstammungslinien-Reporter-Embryonen im Hiiragi Labor sowie die RNA Sequenzierung von Einzelzellen früher Säugerembryonen im Tang Labor. Diese Zusammenarbeit wird es dem Team erlauben das gesamte Transkriptom von Einzelzellen zu charakterisieren, für welche bereits ein Entwicklungshintergrund und -ausgang bekannt ist. Daraus ergibt sich die einzigartige Möglichkeit, die frühe Mausentwicklung und deren Stammzellbiologie auf einem unvergleichbaren Niveau zu untersuchen. Insbesondere werden wir uns auf die Heterogenität der Expression der ICM-Markergene in Einzelnukleotid-Auflösung konzentrieren und dabei die Dynamik, Wechselwirkung und potenzielle Funktion während der Entstehung und des Verlassens der Pluripotenz der einzelnen Zellen untersuchen. Insgesamt werden diese Forschungsarbeiten eine Basis für das Verständnis der molekularen und zellulären Mechanismen der Stammzellformation, des Stammzellerhalts sowie der Abstammungslinien-spezifischen Differenzierung legen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: China
• Kooperationspartner: Fuchou Tang, Ph.D.