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Freitag, 08.01.2021

Forschung

Forscherteam entwickelt Zellkatalog der verschiedenen Zelltypen des Menschen

Die Studie wurde in der Zeitschrift Science veröffentlicht

Ein internationales Forscherteam, zu dem auch Prof. Malte Spielmann vom Institut für Humangenetik der Universität zu Lübeck gehört, hat einen Katalog erstellt, in dem die verschiedenen menschlichen Einzel-Zelltypen in der fetalen Entwicklung identifiziert und kartiert werden konnten. Die Studie wurde in der Zeitschrift Science veröffentlicht.

Der Atlas ist in seinem Umfang beispiellos und sorgt dafür, dass angeborene Erkrankungen und Fehlbildungen besser verstanden werden können. Darüber hinaus ermöglichen es die in der Arbeit beschriebenen Techniken, Daten zur Genexpression für Millionen von Zellen zu generieren. Der Atlas analysiert die Genexpression in 15 fetalen Geweben aus Phasen der menschlichen Entwicklung zwischen der 10. und 18. Schwangerschaftswoche. Genexpression bezeichnet die Art und Weise, wie einzelne Gene in einer Zelle ein- oder ausgeschaltet werden, um die Proteine zu produzieren, die die Struktur und Funktion der Zelle bestimmen.

Der Einzelzell-Atlas der fetalen Genexpression ermöglicht die Erforschung und Identifizierung der verschiedenen Zelltypen des Menschen. Die  Technik namens sci-RNA-seq3 macht es möglich, die Genexpression in ~4 Millionen Einzelzellen aus 15 fötalen Organen zu profilieren.

Zellen genau verfolgen

Mehr als 4 Millionen Zellen aus 121 Proben wurden mit einer Technik namens sci-RNA-seq3 untersucht, die zuvor von Junyue Cao und Malte Spielmann entwickelt wurde. Diese Technik kennzeichnet jede Zelle mit einer einzigartigen Kombination von drei „DNA-Barcodes" und ermöglicht es den Forschern, die Zellen zu verfolgen, ohne sie physisch zu trennen.

Prof. Malte Spielmann vergleicht das Versprechen der Technologie mit der Wirkung des Hubble-Weltraumteleskops oder des Humangenomprojekts. „Einzelzellmethoden - man kann ihre Bedeutung für das Verständnis der Entwicklungsbiologie gar nicht hoch genug einschätzen", sagt er. „Sie geben uns wirklich ein Bild, das wir noch nie zuvor gesehen haben. Das wird auch ein neues Licht auf die Entstehung von angeborenen Erkrankungen und Fehlbildungen werfen."

Für die Analyse der Daten nutzten die Autoren neue Computeralgorithmen, die es erlauben, die Informationen über jede einzelne Zelle am Computer wiederherzustellen, und die Zellen nach Typ und Untertyp zu gruppieren und ihre Entwicklungswege zu verfolgen. Die Wissenschaftler identifizierten mit dieser Methode 77 Hauptzelltypen und etwa 650 Zellsubtypen.

Neben dem Brotman-Baty-Institut, UW Medicine und der Universität zu Lübeck haben weitere Mitarbeiter von Illumina, Inc, dem Fred Hutchinson Cancer Research Center, dem Max-Planck-Institut für Molekulare Genetik und der University of Rochester Medical Center an der Studie mitgewirkt.

Den kompletten Datensatz sowie die Science-Veröffentlichung in Gänze finden Sie hier:

Atlas-Daten:  https://descartes.brotmanbaty.org/

Veröffentlichung: https://science.sciencemag.org/content/370/6518/eaba7721

 

 

 

Prof. Malte Spielmann

Der Einzelzell-Atlas der fetalen Genexpression ermöglicht die Erforschung und Identifizierung der verschiedenen Zelltypen des Menschen. Wir haben eine Technik namens sci-RNA-seq3 verwendet, um die Genexpression in ~4 Millionen Einzelzellen aus 15 fötalen Organen zu profilieren. Diese reichhaltige Ressource ermöglicht z.B. die Identifizierung und Annotation von Zelltypen, die gewebeübergreifende Integration von breit verteilten Zelltypen (z.B. Blut, Endothel und Epithel) und den Vergleich von Mausembryonen und menschlichen fetalen Zellen.

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