Einsatz von künstlicher Intelligenz und fortschrittlichen Computertechnologien zur Identifizierung von Zell-Zell-Interaktionen zwischen mütterlichen mikrochimären Zellen und fötalen Zellen während der Schwangerschaft

• Antragstellerin: Professorin Dr. Petra Clara Arck
• Fachliche Zuordnung: Reproduktionsmedizin, Urologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 567451569

Während der Schwangerschaft wandern mütterliche Zellen in fetale Organe ein und sind dort in direktem Kontakt mit den genetisch diskordanten Immunzellen des Feten, z. B. im Gehirn. Aus Mausmodellen ist bekannt, dass das Vorhandensein dieser mütterlichen Zellen, die als mütterliche mikrochimäre Zellen bezeichnet werden, die Gehirnentwicklung und das Verhalten der Nachklommen beeinflusst. Die Mechanismen, die den Zell-Zell-Interaktionen zwischen mütterlichen und fötalen Zellen zugrunde liegen, sind jedoch noch weitgehend unerforscht. Ziel unseres Projekts ist es, die Kommunikations- und Signalwege zwischen mütterlichen mikrochimären Zellen und fetalen Mikroglia sowie deren Vorläuferzellen zu untersuchen. Mikroglia sind im Gehirn ansässige Immunzellen, die eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung der Gehirnhomöostase spielen und sich während des gesamten Lebens weitgehend selbst erneuern. Um unser Ziel zu erreichen, werden wir an unserem Partnerstandort in Hamburg modernste Techniken wie räumliche Biologie und scMultiomeSeq einsetzen, um Datensätze von mütterlichen mikrochimären Zellen in fetalen Geweben von Mäusen zu erstellen. Anschließend werden diese Daten von unseren Kooperationspartner:innen in Daejeon, Südkorea, mit Hilfe von Hochleistungscomputertechnologie und transformatorbasierter künstlicher Intelligenz analysiert, um die an den Zell-Zell-Interaktionen beteiligten Mechanismen aufzudecken. Durch die Nutzung von spezifischem Fachwissen in Deutschland und Südkorea können wir wesentliche Herausforderungen überwinden, die das Verständnis der Interaktion von Zellen genetisch unterschiedlicher Wirte - wie Mutter und Fötus – erschweren. Dazu zählt eine geringe Anzahl exprimierter Gene pro Zelle und Domänenverschiebungen. Unser Projekt wird die Erforschung der Interaktionen zwischen Zellen verschiedener Wirte vorantreiben und aufzeigen, wie mütterlicher Mikrochimärismus mit fötalen Zellen im Gehirn interagiert. Dieses Wissen ist wichtig, um Ansätze zu entwickeln, die neurokognitive Entwicklung von Nachkommen vor der Geburt zu fördern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Südkorea
• Partnerorganisation: National Research Foundation of Korea, NRF
• Kooperationspartnerin: Professorin Dr. Hyojung Paik