Project

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A platform for quantitative genomic single cell analysis

English title A platform for quantitative genomic single cell analysis
Applicant Stoffel Markus
Number 164093
Funding scheme R'EQUIP
Research institution Molekulare Gesundheitswissenschaften Departement Biologie ETH Zürich
Institution of higher education ETH Zurich - ETHZ
Main discipline Molecular Biology
Start/End 01.01.2016 - 31.12.2016
Approved amount 151'772.00
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All Disciplines (8)

Discipline
Molecular Biology
Cardiovascular Research
Immunology, Immunopathology
Pathophysiology
Pharmacology, Pharmacy
Experimental Cancer Research
Physiology : other topics
Endocrinology

Keywords (4)

cell; analysis; genomics; single

Lay Summary (German)

Lead
Titel des Forschungsprojekts: Eine Technologie und Plattform für Genom/Transkriptom Untersuchungen von Einzelzellen
Lay summary

Multizelluläre Organismen bestehen aus vielen unterschiedlichen und hoch spezialisierten Zellen. Organfunktionen werden durch das Zusammenspiel von verschiedensten Zell-Populationen emöglicht. Unser Verständnis über die Heterogenität von Genexpression in unterschiedlichen Zelltypen ist für die Grundlagen- und klinische Forschung von grosser Bedeutung. In jüngster Zeit wurden Technologien entwickelt, die umfanreiche genomischen und proteomische Datensätze aus einzelnen Zellen messen können. Diese neuen Technologien versprechen unser Verständnis über die Ausmasse von genomischer und (epi)genetischer Diversität in Prozessen wie Organentwicklung, Stressverhalten, Altersvorgängen, Tumorentstehung und Wachstum zu revolutionieren.

Mit diesem Antrag wollen wir eine Technologie Platform für Einzelzell-Untersuchungen des Genoms mit Hilfe des “C1 Einzelzell- Autopreparations Systems” der Firma Fluidigm etablieren. Diese neue Technologie erlaubt es Zellen aus kompexen Organsystemen schnell und effizient zu isolieren und deren genomischen Profil zu analysieren. Diese Platform wird von mehreren SNSF geförderten Forschern aus unterschiedlichen Departementen der ETH Zurich (D-BIOL, D-HEST, D-CHAB) aufgebaut, die mit Nachdruck die Rolle der Genexpression auf das Verhalten von Zellen in komplexen biologischen Systemen, wie z.B. von Tumoren oder im Stoffwechsel, untersuchen. Desweiteren ist geplant die genomische Einzelzellanalyse in bestehende Techologie-Platformen, wie der Durchflusszytometrie, dem Genom Zentrum Zurich (FGCZ) und der bioinformatischen Einheit der Personalized Health Technology Platform (NEXUS), zu integrieren, was einen optimalen Arbeitsablauf bei der genomischen Datenerhebung und bioinformatischen Analyse ermöglichen soll. Die hier vorgeschlagene integrierte Erweiterung der genomischen Einzelzellanalyse wird es Forschern in Zurich ermöglichen das Genom von komplexen biologischen Zellsystemen zu analysieren und interpretieren. 

 

Direct link to Lay Summary Last update: 28.12.2015

Responsible applicant and co-applicants

Publications

Publication
A stromal cell population that inhibits adipogenesis in mammalian fat depots
Schwalie Petra C., Dong Hua, Zachara Magda, Russeil Julie, Alpern Daniel, Akchiche Nassila, Caprara Christian, Sun Wenfei, Schlaudraff Kai-Uwe, Soldati Gianni, Wolfrum Christian, Deplancke Bart (2018), A stromal cell population that inhibits adipogenesis in mammalian fat depots, in Nature, 559(7712), 103-108.
MicroRNAs as stress regulators in pancreatic beta cells and diabetes
LaPierre Mary P., Stoffel Markus (2017), MicroRNAs as stress regulators in pancreatic beta cells and diabetes, in Molecular Metabolism, 6(9), 1010-1023.

Scientific events

Active participation

Title Type of contribution Title of article or contribution Date Place Persons involved
The Islet Study Group Meeting 2016, “MicroRNAs: stress regulators of beta cell survival, differentiation and function“. Riessersee Hotel Resort, Garmisch-Partenkirchen, Germany Talk given at a conference miRNA function in pancreatic b-cells 17.09.2016 Garmisch-Partenkirchen, Germany Stoffel Markus;


Communication with the public

Communication Title Media Place Year
Talks/events/exhibitions Euradia, Alliance for European diabetes research: “Mission, Scope and funding instruments of International 2016

Associated projects

Number Title Start Funding scheme
160317 Role of Foxa1 in central regulation of physical activity and sexual maturation 01.04.2015 Project funding (Div. I-III)

Abstract

Multicellular organisms are composed of many different specialized cell types. Organ function and ultimately phenotypic traits are the result of the interplay of their heterogeneous cell populations. Knowledge about the heterogeneity of gene expression patterns and interplay of different cell types is of great importance to basic and clinical research, but is still limited due to a lack of the high-resolution analysis of genomes or transcriptomes from single cells. The recent introduction of novel single cell resolved measurement techniques enable the generation of comprehensive data on the level of single genomes and proteoms. These techniques are likely to revolutionize our understanding of the scale of genomic, epigenomic, and transcriptomic diversity that occurs during organ development, stress conditions, aging, oncogenesis and tumor progression. In this application we propose to establish a single cell genomic platform through the purchase of a C1 single cell auto prep system from Fluidigm. This new technology enables to rapidly isolate, process, and profile individual cells for genomic analysis. Several SNSF funded groups from three different departments at ETH (D-BIOL, D-HEST, D-CHAB) have a strong commitment to establish a single cell analytics technology platform at ETH Zurich to study cell-to-cell variability in gene expression in diverse biological systems ranging from cancer biology to metabolism and to make this technology available to the larger Zurich scientific community. ETH is uniquely positioned to support this single cell analytics approach through the integration with its three established central technology platforms, including the Flow Cytometry Unit, the Functional Genomics Center Zurich (FGCZ) and the ICT unit of Personalized Health Technology (NEXUS), which provides services to biomedical researchers in data management and analysis. A comprehensive workflow among these three platforms complemented by the C1 single cell auto prep system will facilitate users from ETH and the University of Zurich to analyze complex and diverse biological systems on the single cell levels using fluorescent activated cell soring, microfluidics, single cell RNA sequencing and bioinformatics analysis.
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