2-Laser Zellsortierer

• Fachliche Zuordnung: Mikrobiologie, Virologie und Immunologie
• Förderung: Förderung in 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 499988379

Hiermit beantragen wir einen Zellsortierer mit 2 Lasern. Ein solches Gerät ist in der Lage, einzelne Zellen nach Größe, Struktur und Fluoreszenzfärbung zu unterscheiden und aufgrund vorgegebener Parameter zu sortieren. Das Gerät soll dazu verwendet werden, große Bibliotheken von Bakterien und Hefen (Escherichia coli, Saccharomyces cerevisiae) zu analysieren und zu sortieren, die jeweils Mutanten von RNAs und Proteinen exprimieren. Hierbei erfolgt die Selektion in der Regel über die Expression eines fluoreszierenden Reporterproteins. Die sortierten Zellpopulationen werden im Anschluss durch Hochdurchsatzsequenzierung charakterisiert. Das hier beantragte Gerät ist in der Lage, mehr als 10 000 Zellen pro Sekunde zu sortieren. Dies erlaubt den Aufbau einer „Flow-Seq“-Pipeline, mit welcher umfangreiche Mutationsbibliotheken im Hochdurchsatzformat charakterisiert werden können. Es ermöglicht das Erstellen von Mutations-Fitness-Karten, um daraus wichtige Struktur-Funktionsbeziehungen abzuleiten (deep mutational screening). Weiterhin stehen durch diese neue Pipeline zukünftig ausreichend große Datensätze zur Verfügung, um über Deep-Learning-Ansätze die Proteine bzw. die RNA-Elemente gezielt zu verbessern und somit Designprozesse auf ein neues Niveau zu heben. Das Gerät kann für viele biologische Fragestellungen Anwendung finden. Konkret soll es eingesetzt werden, um RNA-basierte Schaltelemente (synthetische Riboswitche) zu entwickeln, zu verbessern und gezielt an ihren genetischen Kontext anzupassen. Solche RNA-basierte Schalter spielen in der synthetischen Biologie beim Ausbau synthetisch genetischer Schaltkreis zum Biosensing und –computing eine immer wichtigere Rolle. Weiterhin soll das Gerät verwendet werden, um allosterisch schaltbare Proteine entwickelt. Diese setzen sich z. B. aus einem optogenetischen Rezeptorprotein und einem Effektor zusammen. Derzeitige Arbeiten konzentrieren sich auf anti-CRISPR-Proteine zur indirekte Kontrolle von CRISPR-Cas-Effektoren mit dem Ziel, räumlich und/oder zeitlich präzise Veränderungen des zellulären Genoms, Epigenoms oder Transkriptoms zu ermöglichen. Weiterhin sind in begrenztem Umfang auch Arbeiten zur Stabilität von synthetischen Replikons, synthetischer Proteasen sowie synthetischer Ionenkanäle vorgesehen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: 2-Laser Zellsortierer
• Gerätegruppe: 3500 Zellzähl- und Klassiergeräte (außer Blutanalyse), Koloniezähler
• Antragstellende Institution: Technische Universität Darmstadt
• Leiterin: Professorin Dr. Beatrix Süß