Generierung und Downstream-Analyse von Einzelzell- und Einzelkern-Transkriptomen in Hirnorganoiden

Wir entwickeln und optimieren Organoidmodelle, um sie für die Modellierung von Krankheiten einzusetzen. Unser Ziel ist es, den molekularen Mechanismus zu verstehen, der der Entwicklung und dem Fortschreiten der Krankheit zugrunde liegt, und wir arbeiten eng mit dem Nikolaus Rajewsky Lab zusammen, das die Einzelzell- und räumlichen Technologien entwickelt und anwendet, um zu verstehen, wie die RNA die Genexpression bei Gesundheit und Krankheit reguliert. In den letzten Jahren haben sich Gehirnorganoide als experimentelle und translationale Plattformen für die Erforschung patientenspezifischer Krankheiten herausgebildet.

Daher ist es nicht verwunderlich, dass die meisten jüngsten Entwicklungen darauf abzielten, die Komplexität von Organoidmodellen des Gehirns zu verbessern. Zum Beispiel sind wir jetzt in der Lage, Hirnregionen-spezifische Organoide zu erzeugen und Gehirn-Organoide auch für Multi-Organoid-Assemblierungen zu verwenden. Außerdem wurden verschiedene Methoden implementiert, um Vaskularisierungs- und Immunzellen in Gehirnorganoide einzuführen.

Derzeit ist eine der fortschrittlichsten Technologien, die wir in diesem Labor einsetzen, die räumliche Transkriptomik, die es ermöglicht, die Genexpression in intaktem Gewebe zu beurteilen. Dies ist entscheidend, um zu verstehen, wie sich Genexpressionsprofile verschiedener Zelltypen in verschiedenen Regionen innerhalb eines Gewebes unterscheiden. Ein weiterer neuerer Fortschritt ist die Einzelzell-Multiomics, die die Analyse mehrerer Module einer einzelnen Zelle ermöglicht, was einen ganzheitlicheren Ansatz bei der Analyse dieser Zellen ermöglicht.

Wir verwenden Gehirnorganoide sowie Einzelzell- und räumliche Transkriptomik-Methoden, um die zugrunde liegenden Mechanismen menschlicher Krankheiten wie dem Leigh-Syndrom und der Herpes-simplex-Enzephalitis zu verstehen. Darüber hinaus haben wir hochauflösende und kostengünstige räumliche Transkriptomik-Methoden namens Open-ST entwickelt. Wir haben die Einzelzell- und Einzelkern-RNA-Sequenzierungsmethode verglichen und optimiert, um zu verstehen, wie gut sie bei der Zelltypwiederherstellung im organoiden Gewebe des Gehirns abschneiden.