Vom Zellstatus zur Funktion

Sowohl in normalen embryonalen Geweben als auch in Tumoren interagieren und kommunizieren Zellen miteinander, was ihre Genexpression und damit ihre Funktion beeinflusst. Um herauszufinden, wie diese Expressionsprogramme definiert sind, müssen wir den multizellulären Kontext berücksichtigen, in dem sie auftreten. Einzelzell-Sequenziertechnologien haben eine enorme Vielfalt von "Zellzuständen" offenbart, in denen Zellen, die normalerweise als derselbe Typ gelten, deutliche Unterschiede in ihrem Transkriptionsprofil aufweisen. Um herauszufinden, welche Zellzustände sich gegenseitig beeinflussen, entwickeln wir Strategien zur Analyse von Zellen in ihrem Gewebekontext und zur Identifizierung der Kommunikationsereignisse, die für bestimmte zelluläre Entscheidungen und Verhaltensweisen verantwortlich sind. Durch die Erweiterung des Potenzials von Einzelzellansätzen zielt unser Team aus Experimentatoren und Computerwissenschaftlern darauf ab, die enge Beziehung zwischen Zellidentität und Gewebeorganisation zu entschlüsseln.

Eine zentrale Herausforderung für die Zukunft besteht darin, zu verstehen, wie Zell-Zell-Interaktionen abnormales Gewebewachstum und -organisation beeinflussen. Einige Tumore scheinen beispielsweise normale Entwicklungsprogramme zu nutzen, so dass sie sich ohne zusätzliche Mutationen weiter verändern können. Tatsächlich ähneln Tumorzellen von Krebsarten wie Neuroblastom und Melanom Zellen, die normalerweise nur während der pränatalen Entwicklung vorkommen. Wir wollen besser verstehen, wie diese embryonalen Genexpressionsprofile während der normalen Entwicklung geformt werden und warum solche ähnlichen Zustände in Tumorzellen zu beobachten sind. Unser besonderes Interesse gilt der biomedizinisch relevanten Neuralleiste des sich entwickelnden Embryos, aus der Tumoren entstehen können, die eine erhebliche zelluläre Heterogenität und Plastizität aufweisen. Zu verstehen, wie Zellen miteinander interagieren und diese embryonalen Programme ausführen, wird von unschätzbarem Wert sein, um die Erkennung der Heterogenität von Tumorzellen zu verbessern und wirksamere Behandlungen zu entwickeln.

PhD students

Tobias Christaller
Philipp Stachel-Braum