Einzelzell RNA Sequenzierung von induzierten pluripotenten Stammzellen von Patienten mit Hypoplastischen Linksherzsyndrom (HLHS)
Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung
Zellbiologie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen meines 18-monatigen Aufenthaltes habe ich an dem geplanten Projekt "Single cell RNA Sequencing in Hypoplastic Left Heart Syndrome derived from human induced pluripotent stem cells" weitergearbeitet. Da das Projekt bei meiner Ankunft bereits weit fortgeschritten war, habe ich eine Zelllinie (C6) differenziert und bei den letzten Versuchen geholfen. Wir führten FACS-Analysen (Troponin-Staining) durch und zudem wurde die Probe für das Single-cell RNA Seq mittels 10x Genomics vorbereitet und analysiert. Das Manuskript liegt aktuell bei "Circulation" vor. Ich habe aufgrund des Fortschritts des Projekts zudem an einem anderen großen Projekt im Bereich Bioengineering gearbeitet: Dabei handelte es sich um ein Projekt, bei dem ein "organ on a chip" entstehen sollte: Die aktuell funktionellen, labortechnisch hergestellten Patches und Chips befinden sich leider noch auf dem Niveau von wenigen Millimetern bis hin zu maximal einem Zentimeter. Diese sind aktuell sehr weit von einem translationalen Aspekt bezüglich einer medizinisch funktionellen Anwendung entfernt. Im Sean Wu Labor, entstand daher die Idee, dickes kardiales Gewebe bestehend auf einem Chip herzustellen, dass ein eigenes Gefäßsystem zur Versorgung der CM zur Verfügung hat. Hierfür steht im Labor ein Bioprinter zur Verfügung. Nach einer sehr kurzen Einarbeitungsphase begann ich mit den Arbeiten für dieses Projekt. Anzumerken ist, dass es für die Zellen und Materialien langer Vorbereitungen bedarf: Die Differenzierung der iPS-derived CM in diesen Mengen für einen einzigen Chip wären immens; unser Vorteil war es jedoch, dass wir mit Dr. Buikema ein Protokoll entwickelt haben, mit dem wir aus wenigen CM innerhalb einer relativ kurzen Zeit Millionen an CM generieren konnten. Das Protokoll, wird aus unserer Sicht einen Meilenstein für alle Forscher im Bereich Bioengineering sein. Das Manuskript wurde im Journal "Cell/Stem Cell" publiziert (Koautorenschaft). Meine Forschung in diesem Bereich führte zu einem Review (Erstautorin), das bereits im Journal "Current Cardiology Reports" publiziert wurde. Neben meinem Hauptprojekt habe ich ein anderes Projekt begonnen: Prof.Demirci und Prof. Durmus entwickelten in Stanford ein Gerät, dass basierend auf die Dichte von Zellen diese trennen kann. Die Methode basiert darauf, dass Zellen die leichter sind, sich durch Magneten von Zellen, die schwerer sind, trennen. Die Methode wurde bereits an Krebszellen und Adipozyten validiert. Erstmals war es unser Ziel zu zeigen, dass diese Methode auch für eine weitere Anwendung sein könnte. Hierfür verwendeten wir eine Zelllinie von einem Patienten, der eine Lipidstörung hatte und Kardiomyopathie führt und letal enden kann. Die Erkrankung führt zu einer intrazellulären Akkumulation von Lipiden, da diese nicht verwertet werden können. Publiziert wurde diese Arbeit im Journal "Advanced Biosystems". Nebenher wurde ich um Unterstützung bei dem "Tabula sapiens" gebeten. Es handelt sich dabei um ein interdisziplinäres Folgeprojekt des "Tabula muris" (Nature: chief PI S.Quake), bei dem an allen Organen eines Menschen eine Single cell RNA Seq Analyse durchgeführt werden sollte, um einen Atlas zu erstellen. Die Arbeiten werden in Stanford fortgeführt. Der Aufenthalt hat einen immensen Beitrag zu meiner persönlichen und wissenschaftlichen Entwicklung beigetragen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Bioprinting Approaches to Engineering Vascularized 3D Cardiac Tissues. Current Cardiology Reports, 21 (2019)
Nazan Puluca, Soah Lee, Stefanie Doppler, Andrea Münsterer, Martina Dreßen, Markus Krane & Sean M. Wu
(Siehe online unter https://doi.org/10.1007/s11886-019-1179-8)
