Projekt A4sc – Ein Atlas der Atemwege auf Einzelzellenebene (A4sc)

Die zunehmende Inzidenz chronischer Atemwegserkrankungen ist ein Problem der öffentlichen Gesundheit, von dem Hunderttausende Menschen auf der ganzen Welt betroffen sind, darunter auch Kinder. Die Atemwege sind direkt atmosphärischen Luftschadstoffen (Umweltverschmutzung, Allergenen) ausgesetzt und stellen ein komplexes Ökosystem dar, an dem verschiedene Zellen beteiligt sind, die komplexe Wechselwirkungen mit dem umgebenden Bindegewebe, aber auch mit ihrer reichhaltigen Immunumgebung und der Mikrobiota entwickeln. Obwohl bei bestimmten Erkrankungen, beispielsweise allergischen Erkrankungen, ein pathophysiologisches Kontinuum zwischen den nasalen und bronchialen Atemwegen postuliert wird, haben wir breite Gradienten der Genexpression zwischen nasalen und bronchialen Proben identifiziert. Aus diesem Grund muss die zelluläre Variabilität im gesamten Atmungsbaum im Detail untersucht werden.

Die Sequenzierung von RNAs, die spezifisch in einer bestimmten Zelle vorhanden sind, und ihr Vergleich mit benachbarten Zellen ermöglichen es uns, präzise zelluläre Beiträge und interzelluläre Beziehungen zu dokumentieren. Unser Projekt wird Protokolle zur Stabilisierung von Atemwegsabstrichen durch Bürsten und/oder Biopsie unter Bedingungen erstellen, die dann die Analyse von Genexpressionsprofilen auf Einzelzellebene ermöglichen (Einzelzell-RNA-Sequenzierung).

Die Entwicklung des „Einzelzellen“-Stabilisierungs- und Analyseprotokolls wird zunächst an primären Atemwegsepithelkulturen durchgeführt und dann auf Atemwegsproben von gesunden Freiwilligen ausgeweitet. Durch Probenentnahme auf mehreren Ebenen des Atmungsbaums werden Variationen in der Expression entlang der Tracheobronchialachse vollständig dokumentiert. Schließlich wird die Interaktion zwischen dem Epithelkompartiment und dem immunologischen Kompartiment untersucht, indem die Genexpression auf einer einzelnen Zelle in verschiedenen physiopathologischen Kontexten analysiert wird.