SymBioSys: Computationele ontrafeling van cellulaire heterogeneïteit

Onze kennis over het genoom, epigenoom en transcriptoom werd tot nog toe vooral verkregen uit de analyse van duizenden cellen tegelijk. Dergelijke analysen zijn echter gemiddelden en vlakken de karakteristieken van individuële cellen uit. De mogelijkheid om individuële cellen te sequeneren veroorzaakt een revolutie in ons fundamenteel inzicht in de normale ontwikkeling, veroudering en ziekte. Wij stellen in dit project voor om vernieuwende computationele en experimentele methoden te ontwikkelen die zullen toelaten om de biologie van de cellulaire heterogeneiteit in kaart te brengen. We willen methoden ontwikkelen die toelaten om de technologische uitdagingen die gepaard gaan met hoge doorvoer sequenering van individuële cellen en cell vrij plasma DNA op te lossen. Dit willen we doen door nieuwe analyse algoritmen te ontwikkelen en de nodige IT infrastructuur uit te bouwen. De vernieuwende methodieken zullen worden gedeeld tussen de project partners en zullen ons ook toelaten om een computationele ‘single cell omics hub’ uit te bouwen voor de bredere KU Leuven onderzoeksgemeenschap.  Deze methoden zullen de huidige mono-omics analysen vervangen met nieuwe multi-omics methoden waarbij het genoom, epigenoom, transcriptoom en proteinen van individuële cellen in parallel worden gekarakteriseerd. Hierdoor kunnen fundamenteel biologische vragen worden beantwoord: (1) de cellulaire geschiedenis van zal worden gereconstrueerd en ge-annoteerd met fenotypische informatie van deze cellen. (2) Door het analyseren van variaties en epigenetische modificatie zal het mogelijk zijn om de cellulaire trajecten in kaart te brengen bij normale en afwijkende ontwikkeling. (3) Door de multi-omics integratie zullen nieuwe biomerkers worden geïdentificeerd. De toepassing van deze methoden op honderdduizenden cellen zal leiden tot fundamenteel nieuwe inzichten over onze normale ontwikkeling evenals over de perturbaties die optreden bij verouderings- en ziekte processen zoals aangeboren afwijkingen en kankers.

Trefwoorden:single cell, genomics, transcriptomics, epigenomics, computational

Disciplines:Genetica, Systeembiologie, Moleculaire en celbiologie, Medische beeldvorming en therapie, Andere paramedische wetenschappen