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Projekt
Erforschung der epigenetischen Regulierungsprozesse durch spezifische genetische Manipulation in zerebralen Organoiden
Antragsteller
Boyan Bonev, Ph.D.
Fachliche Zuordnung
Entwicklungsneurobiologie
Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung
Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung
Förderung
Förderung seit 2025
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 563413215
Der menschliche Kortex wird durch das präzise Zusammenspiel von Genregulierung, epigenetischen Zuständen und Umwelteinflüssen gebildet. Dennoch sind die genauen Vorgänge, mit denen epigenetische Regulatoren auf verschiedene Situationen Einfluss nehmen, wie zum Beispiel das Festlegen von Zellidentitäten, die Antwort auf verändernde zelluläre Signale, oder die spezifische Entwicklung von neuronalen Unterklassen, weitgehend ungeklärt. Die fundierte Expertise unseres Labors in der Epigenetik, sowie Single-Cell Multi-Omics und auf menschlichen Zellen basierende kortikale Organoide ermöglichen es uns, diese grundlegende Frage im Detail zu erforschen. Aufbauend auf dieser Expertise, ist es das Ziel herauszufinden, wie die epigenetische Regulation Entscheidungsprozesse über das Zellschicksal beeinflusst und sich an die dynamische Signalübertragung während der menschlichen Gehirnentwicklung anpasst. Dafür wird ein umfassender zeitlich-aufgeschlüsselter Ansatz genutzt um 1) entscheidende epigenetische Faktoren zu identifizieren, 2) zu erfassen wie diese Faktoren die Chromatinstruktur und die regulatorische Umgebung verändern und 3) aufzudecken wie deren Aktivität mit veränderten Signalstrukturen korrespondiert. Mithilfe innovativer Single-Cell-Perturbationsstrategien und multimodaler epigenetischer Profilierung werden die notwendigen Mechanismen charakterisiert, die es den Regulatoren ermöglicht zeitliche und umweltbedingte Faktoren zu integrieren, was letztlich das Schicksal der Zelllinie und die neuronale Reifung beeinflusst. Durch genaue Einblicke in die Prozesse des Zusammenspiels zwischen epigenetischer Regulierung, Genexpression und entwickelnder Zellspezifität, werden wir anstreben langwierige Fragen der Entwicklungsneurobiologie und Epigenetik zu lösen. Die von uns konzeptuell entwickelten Methoden umfassen nicht nur hochauflösende funktionale Assays, sondern auch integrative computergestützte Analysen und werden dem Priority Programm und der Wissenschaftlichen Allgemeinheit von Nutzen sein. Unsere Methoden und Ergebnisse vertiefen das Verständnis neuroentwicklungsbedingter Störungen, die mit epigenetischen Fehlregulationen einhergehen. Sie werden die Definition und Manipulation der Zellidentität verbessern und einen ergänzenden Beitrag leisten, um die Anpassungsfähigkeit des Epigenoms, im sich entwickelnden menschlichen Gehirn, besser zu verstehen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
