Entschlüsselung der Differenzierungstrajektorien von T Zellen mit Einzelzellauflösung

• Antragsteller: Professor Dr. Dominic Grün
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie ; Bioinformatik und Theoretische Biologie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 371991985

Das Hervorgehen der verschiedenen Zelllinien aus hämatopoietischen Stammzellen im Knochenmark von Säugetieren stellt ein attraktives Modell adulter Stammzelldifferenzierung dar. Das Verstehen hämatopoietischer Zelldifferenzierungsentscheidungen ist insbesondere auch eine Voraussetzung für die Entwicklung neuer, zielgerichteter Therapieansätze für Krankheiten des Blutes und des Immunsystems.Jahrzehntelange Forschung wurde der Entschlüsselung von Stamm- und Vorläuferzellen, sowie reifer Zelltypen im Knochenmark und in den Lymphorganen wie Thymus und Milz gewidmet. Aus diesen Forschungsbemühungen ist ein hämatopoietischer Zellstammbaum hervorgegangen, der sich aus diskreten, jeweils durch wenige Oberflächenmarker charakterisierten Zellzuständen zusammensetzt. Neue, auf Enzelzell-mRNA Sequenzierung und Abstammungsmarkierungen basierende Studien haben nun ergeben, dass vormals als homogen angesehene Sub-Population eine sehr heterogene Zellzustandskomposition aufweisen.In diesem Projekt werden wir eine hochauflösende Analyse der Differenzierung von T-Lymphozyten durchführen, die sowohl allgemeine Vorläuferzellen von Lymphozyten im Knochenmark als auch die nachfolgenden Differenzierungsstadien im Thymus umfasst. Zu diesem Zwecke werden wir Einzelzell-mRNA Sequenzierung tausender Zellen aller Differenzierungsstadien durchführen und gleichzeitig mittels Durchflusszytometrie die Expression von Oberflächenmarkern quantifizieren, die traditionell zur Definition diskreter Differenzierungsstadien verwendet werden. Dies ermöglicht einen direkten Vergleich der de novo identifizierten Sub-Populationen mit den konventionell auf Basis von Oberflächenmarkern definierten Stadien und erlaubt die Entdeckung bislang unerkannter Heterogenität. Mit Hilfe unserer publizierten Algorithmen werden wir Sub-Typen auf den Differenzierungstrajektorien von T-Zellen auflösen, und aus diesen einen hochaufgelösten Zellstammbaum ableiten.Mit diesen Daten werden wir versuchen, die Vorläuferzellen von T-Lymphozyten im Knochenmark zu charakterisieren und sowohl Differenzierungsentscheidungen als auch Plastizität im Thymus zu beleuchten. Die Ergebnisse dieser Analyse werden wir dann für tiefergehende Folgeexperimente nutzen.Wir glauben, dass die Ergebnisse des hier vorgestellten Projekts das Verständnis von T-Zelldifferenzierung substantiell verbessern und eine Basis für die Untersuchung aberranter Differenzierung in Krankheiten, wie Leukämie, bilden werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen