Verbesserte und zuverlässige RNA-Sequenzierung: Einzelzell-Transkriptomik zur Analyse bakterieller Individualität

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Martin Bossert; Professor Dr. Siegfried Scherer
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik ; Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 251441183

Das Projekt hat die folgenden drei Kernziele:i) Die Verbesserung der Zuverlässigkeit der RNA-Sequenzierung, basierend auf der Illumina-Technologie; ii) die Entwicklung eines neuen und robusteren experimentellen Protokolls für die separate Sequenzierung von einzelnen bakteriellen Zellen; iii) die Anwendung des Verfahrens um verschieden ausgeprägte Transkriptome bei isogenen Zellen zu untersuchen.Derzeit angewendete RNA-Sequenzierverfahren benötigen eine größere Anzahl von Zellen. Zur Sequenzierung einzelner Zellen sind innovative Ansätze sowohl für die Sequenzierbibliothek als auch für die Amplifikation notwendig. Beides soll entwickelt, verbessert und validiert werden.Um die inhärente technische Variabilität bei der Sequenzierung zu verringern, ist es unabdingbar Methoden der Kanalcodierung (Barcodes) anzuwenden. Konkret werden Barcodes entworfen, um ein verbessertes Multiplexen zu ermöglichen und das Amplifikation-Rauschen zu verringern, welches andernfalls die biologische Variabilität im Hinblick auf die Anzahl von mRNA überlagern würde. Für dieses Vorhaben ist ein umfassendes Kanalmodel für die RNA-Sequenzierung unverzichtbar, welches durch statistische Auswertungen von zweckmäßigen Experimenten erstellt wird.Das neu entwickelte Verfahren zu Sequenzierung soll dann zu Erforschung der inter-zellulären stochastischen Variabilität in der Transkription verwendet werden. In diesem Zusammenhang interessieren uns insbesondere Phänomene stochastisch gesteuerter Zustandsschaltungen von Zellen, die bisher nicht Genom-weit untersucht werden konnten, sowie der grundlegende Ablauf von Transkriptionsereignissen, um beispielsweise die Ursachen von plötzlichen Transkriptionsaktivitäten ('bursts') zu erforschen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1395: Informations- und Kommunikationstheorie in der Molekularbiologie (InKoMBio)
• Beteiligte Personen: Privatdozent Dr. Klaus Neuhaus; Professor Dr.-Ing. Steffen Schober