Mapping the signaling landscape of vertebrate development at single cell resolution

以单细胞分辨率绘制脊椎动物发育的信号图谱

基本信息

  • 批准号:
    9766326
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 62.05万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-08-20 至 2023-04-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Abstract (Project Summary) A major goal of developmental biology is to understand the detailed molecular progression of all embryonic cell lineages, from pluripotency to adulthood, and how signalling pathways control lineage choices at every step of differentiation. Such an understanding addresses several fundamental questions in developmental biology, while having practical implications for re-programming cells in disease, and for in vitro differentiation for cell therapy. Recently, we developed droplet microfluidic single cell RNA-Sequencing (scRNA-Seq) technology, which allows profiling the transcriptome of tens of thousands of single cells at low cost, and we additionally developed a method to combine droplet scRNA-Seq with lineage tracing, and the computational methods required to reconstruct time series of differentiation from scRNA-Seq and lineage data. In preliminary work, we applied these tools to generate a comprehensive map of cell state trajectories in zebrafish development through the first 24 hours post fertilization. In this proposal, we will extend our map of zebrafish development, combining scRNA-Seq with clonal analysis to track every cell state in the developing zebrafish embryo up to 7 days post-fertilization. We will then use staged, acute perturbations of seven major signaling pathways, followed by scRNA-Seq, to define which signaling pathways control the flow of cells down different trajectories throughout development, as well as their context dependent and invariant gene targets. Focusing deeply on neural tube patterning, we will then dissect the transcription factor networks that integrate signaling pathways, by CRISPR/Cas9 perturbation coupled to scRNA-Seq. This proposal builds on a multi-year collaboration between two labs with strong and synergistic expertise -- the Megason lab in the use of zebrafish for developmental systems biology and the Klein lab in single cell genomics and analysis.
摘要(项目摘要) 发育生物学的主要目标是了解所有胚胎细胞的详细分子进展 谱系,从多能到成年,以及信号通路如何控制谱系选择。 分化。这种理解解决了发展生物学中的几个基本问​​题, 同时对疾病的重新编程和细胞的体外分化具有实际意义 治疗。最近,我们开发了液滴微流体单细胞RNA-sequest(SCRNA-SEQ)技术,即 这允许以低成本分析成千上万个单元的转录组,我们另外 开发了一种将液滴scrna-seq与谱系跟踪和计算方法相结合的方法 需要重建与SCRNA-SEQ和谱系数据的分化时间序列。在初步工作中,我们 应用这些工具来生成斑马鱼开发中细胞状态轨迹的全面图 在受精后的最初24小时内。在此提案中,我们将延长斑马鱼发展地图, 将SCRNA-SEQ与克隆分析相结合,以跟踪发育中的斑马鱼胚胎中的每个细胞状态 施税后的几天。然后,我们将使用七个主要信号通路的分阶段,急性扰动, 然后是SCRNA-SEQ,以定义哪种信号通路控制不同轨迹的细胞流动 在整个开发中,以及它们的背景依赖性和不变基因靶标。深入关注 神经管的模式,然后我们将剖析集成信号通路的转录因子网络, 由CRISPR/CAS9扰动与Scrna-Seq相连。该建议建立在多年合作的基础上 在两个具有强大和协同专业知识的实验室之间 - 使用斑马鱼的巨型实验室 单细胞基因组学和分析中的发育系统生物学和克莱因实验室。

项目成果

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