Single-cell human genetics: effects of structural variants and mutations during embryonic development at single cell resolution.

单细胞人类遗传学:单细胞分辨率下胚胎发育过程中结构变异和突变的影响。

基本信息

  • 批准号:
    429814408
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    德国
  • 项目类别:
    Research Grants
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    德国
  • 起止时间:
    2018-12-31 至 2023-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Rare genetic diseases are often severe multisystem disorders with a wide range of phenotypes and may vary widely among affected individuals ranging from relatively mild to severe. Diagnostic yields for rare pediatric genetic diseases are currently between 35 and 75%. Yet genotype-phenotype correlations are extremely difficult, since the severity of these disorders can differ even in individuals with mutations in the same gene. We hypothesize, that whole organism single cell profiling of patient specific mutations and structural variants during mouse embryogenesis can provide important new insights to understand phenotypic variability of rare multisystem disorders.A fundamental challenge to study in vivo embryogenesis, is the lack of current technologies with sufficient throughput and resolution to obtain a global view of the molecular states and trajectories of a rapidly diversifying and expanding number of cell types. To address these challenges, we will apply three main experimental approaches: AIM 1: We aim to investigate the pleiotropic effects of severe multisystem disorders during embryonic development at single cell level by analyzing mouse mutants harboring patient specific mutations. We will use the whole embryo sci-RNA-seq approach for phenotyping of Runx2 deficient mice, a model for cleidocranial dysplasia and a mouse models for Cornelia de Lange syndrome. We anticipate that the whole organism sci-RNA-seq approach will enable the discovery of subtle defects in the molecular programs or the relative proportions of specific cell types.AIM 2: We aim to study more complex genetic variants, e.g. microdeletion syndromes and trisomy 21 at single cell resolution. The specific challenge of these variants is that they include many genes and regulatory sequences, which in their unique combination contribute to the phenotype. We will study structural variants by analyzing the 16p11.2 microdeletion syndrome (16p11.2+/− mice) and a mouse models for human trisomy 21 (Hsa21 mice). Our data will advance our knowledge about SVs in human disease and establish single cell-RNA-seq as phenotyping tool for SVs in transgenic mice. AIM 3: We aim to investigate changes in chromatin accessibility and the non-coding regulatory landscape associated with congenital disease. We will use single cell ATAC-seq and create single cell atlas of chromatin accessibility during mouse organogenesis (E9.5-E13.5) that will serve as an important resource for the study of embryonic gene regulation. We will also analyze a mouse models for CdLS.The single cell approach is extremely ambitious and timely and has never been applied in the field of human genetics. We will generate an enormous amount of data that will be by itself a valuable resource worth publishing. We aim at nothing less than transforming complex processes in development biology into computational problems that can be investigated by algorithms rather than by wet lab-based assays.
罕见遗传病通常是严重的多系统疾病,具有广泛的表型,并且在受影响的个体之间可能存在很大差异,从相对轻度到严重。罕见儿科遗传病的诊断率目前在35%至75%之间。然而,基因型-表型相关性是非常困难的,因为这些疾病的严重程度可能不同,即使在同一基因突变的个体。我们假设,小鼠胚胎发生过程中患者特异性突变和结构变异的整个生物体单细胞谱可以为了解罕见多系统疾病的表型变异提供重要的新见解。目前缺乏具有足够吞吐量和分辨率的技术来获得快速多样化和扩展的分子状态和轨迹的全局视图,细胞类型的数量。为了应对这些挑战,我们将采用三种主要的实验方法: 目标1:我们的目的是研究在胚胎发育过程中,在单细胞水平上严重的多系统疾病的多效性的影响,通过分析小鼠突变窝藏患者特异性突变。我们将使用全胚胎sci-RNA-seq方法对Runx 2缺陷小鼠、锁骨颅骨发育不良模型和科尔内利亚德兰格综合征小鼠模型进行表型分型。我们预计,整个生物体的sci-RNA-seq方法将使发现的分子程序或特定的细胞types.AIM 2的相对比例的细微缺陷:我们的目标是研究更复杂的遗传变异,例如微缺失综合征和三体21在单细胞分辨率。这些变体的具体挑战在于它们包括许多基因和调控序列,这些基因和调控序列以其独特的组合促成表型。我们将通过分析16p11.2微缺失综合征(16p11.2+/−小鼠)和人类21三体小鼠模型(Hsa 21小鼠)来研究结构变异。我们的数据将推进我们对人类疾病中SV的认识,并建立单细胞RNA序列作为转基因小鼠中SV的表型分析工具。 目的3:我们的目的是研究与先天性疾病相关的染色质可及性和非编码调控景观的变化。我们将使用单细胞ATAC-seq并创建小鼠器官发生(E9.5-E13.5)期间染色质可及性的单细胞图谱,这将作为胚胎基因调控研究的重要资源。我们还将分析CdLS的小鼠模型。单细胞方法是非常雄心勃勃和及时的,从未在人类遗传学领域应用过。我们将产生大量的数据,这些数据本身就是值得发布的宝贵资源。我们的目标无非是将发育生物学中的复杂过程转化为可以通过算法而不是基于湿实验室的测定来研究的计算问题。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Professor Dr. Malte Spielmann其他文献

Professor Dr. Malte Spielmann的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Professor Dr. Malte Spielmann', 18)}}的其他基金

Human Molecular Genomics
人类分子基因组学
  • 批准号:
    429807422
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Heisenberg Grants
Non-coding genetic variants in human disease
人类疾病中的非编码遗传变异
  • 批准号:
    322571627
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Fellowships
Position effects in the 3D genome as the cause of neurodevelopmental disorders
3D 基因组中的位置效应是神经发育障碍的原因
  • 批准号:
    422857261
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Priority Programmes

相似国自然基金

全细胞疫苗Cell@MnO2的乳腺癌术后免疫响应监测与放射免疫治疗研究
  • 批准号:
    QN25H220002
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
染色体外环状DNA以cell-in-cell途径促进基因横向传递和扩增的研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    15.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
GMFG/F-actin/cell adhesion 轴驱动 EHT 在造 血干细胞生成中的作用及机制研究
  • 批准号:
    TGY24H080011
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
基于In-cell NMR策略对“舟楫之剂”桔梗中引经药效物质的快速发现研究
  • 批准号:
    82305053
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
糖尿病ED中成纤维细胞衰老调控内皮细胞线粒体稳态失衡的机制研究
  • 批准号:
    82371634
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
骨髓ISG+NAMPT+中性粒细胞介导抗磷脂综合征B细胞异常活化的机制研究
  • 批准号:
    82371799
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    47.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
配子生成素GGN不同位点突变损伤分子伴侣BIP及HSP90B1功能导致精子形成障碍的发病机理
  • 批准号:
    82371616
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
IL-4协同精氨酸优化种植初期巨噬细胞胞葬作用和成骨微环境的作用及机制研究
  • 批准号:
    82370923
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    48.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
利用CRISPR内源性激活Atoh1转录促进前庭毛细胞再生和功能重建
  • 批准号:
    82371145
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    46.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
胆固醇合成蛋白CYP51介导线粒体通透性转换诱发Th17/Treg细胞稳态失衡在舍格伦综合征中的作用机制研究
  • 批准号:
    82370976
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    48.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

CAREER: Elucidating spatial and epigenetic regulation of gene expression during human development using photopatterning and single-cell multiomics
职业:利用光模式和单细胞多组学阐明人类发育过程中基因表达的空间和表观遗传调控
  • 批准号:
    2339849
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Elucidating Pathogenesis Heterogeneity of Type III Secretion System at The Single-Cell Level of Human iPSC-Derived Organoid Model
在人类 iPSC 衍生类器官模型的单细胞水平上阐明 I​​II 型分泌系统的发病机制异质性
  • 批准号:
    23K14170
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Cellular FM-radios: seeing, probing, and perturbing single-cell protein activity dynamics in biological systems with frequency-barcoded spatiotemporal signaling circuits
细胞调频无线电:利用频率条形码时空信号电路观察、探测和扰动生物系统中的单细胞蛋白质活性动态
  • 批准号:
    10685132
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Illuminating neurodegenerative tauopathy from somatic genomic landscapes of single human brain cells
从单个人脑细胞的体细胞基因组景观中阐明神经退行性 tau 病
  • 批准号:
    10686570
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Elucidating single cell changes in neurogenic brain regions during HIV and cannabinoid exposure
阐明艾滋病毒和大麻素暴露期间神经源性大脑区域的单细胞变化
  • 批准号:
    10686685
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Spatial and Single Cell Transcriptomics Approach to Understand Neuron-Oligodendrocyte Communication in Human Synaptic Development
了解人类突触发育中神经元-少突胶质细胞通讯的空间和单细胞转录组学方法
  • 批准号:
    10646970
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Integrative Single-Cell Atlas of Host and Microenvironment in Colorectal Neoplastic Transformation
结直肠肿瘤转化中宿主和微环境的综合单细胞图谱
  • 批准号:
    10820067
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Temporospatial Single-Cell Characterization of Angiogenesis and Myocardial Regeneration in Small and Large Mammals
小型和大型哺乳动物血管生成和心肌再生的时空单细胞表征
  • 批准号:
    10751870
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
New approaches for leveraging single-cell data to identify disease-critical genes and gene sets
利用单细胞数据识别疾病关键基因和基因集的新方法
  • 批准号:
    10768004
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Single-Molecule Imaging of Ubiquitination Dynamics in Neurons
神经元泛素化动力学的单分子成像
  • 批准号:
    10817362
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了