Das Single-Cell Center Würzburg ist ein gemeinsames Kompetenzzentrum des Helmholtz-Instituts für RNA-basierte Infektionsforschung (HIRI) mit der Medizinischen Fakultät der Julius-Maximilians-Universität (JMU), dem Universitätsklinikum Würzburg (UKW), der Max-Planck-Forschungsgruppe für Systemimmunologie (WüSI) und dem Interdisziplinären Zentrum für Klinische Forschung (IZKF).
Das Single-Cell Center kooperiert nicht nur eng mit wissenschaftlichen Einrichtungen in Würzburg, sondern ist auch in mehrere Forschungsnetzwerke und -projekte eingebunden und unterstützt diese mit modernster Infrastruktur und Technik.
MICROSEQ: Center for Microbial Single-cell RNA-seq (DFG-gefördert)
MICROSEQ ist ein von der DFG finanziertes Zentrum, das sich der Weiterentwicklung der Einzelzell-RNA-Sequenzierung in der Mikrobiologie und Infektionsforschung widmet.
MICROSEQ wird universelle Protokolle für die schnelle, kostengünstige und durchsatzstarke bakterielle scRNA-Sequenzierung entwickeln, modernste Datenanalyse- und Visualisierungsstrategien bereitstellen und Schulungsmöglichkeiten für Mikrobiologen anbieten.
MICROSEQ ist in seiner Ausrichtung und der kollektiven Expertise der beteiligten Wissenschaftler:innen international einzigartig und ergänzt damit die laufenden Bemühungen der DFG, die Anwendung der NGS-Technologie an deutschen Hochschulen zu fördern.
SFB DECIDE (DFG-gefördert)
Der Sonderforschungsbereich (SFB) DECIDE konzentriert sich auf die Neudefinition von Therapiestrategien für Infektionskrankheiten, indem er von auf den Erreger ausgerichteten Ansätzen zu auf den Wirt ausgerichteten Therapien übergeht.
Die Rolle des Single-Cell Centers Würzburg
Eine Schlüsselkomponente des DECIDE-Forschungsansatzes ist die Integration modernster Einzelzell- und räumlicher Transkriptomik, um Wirt-Pathogen-Interaktionen mit einer noch nie dagewesenen molekularen Auflösung zu untersuchen. Das Single-Cell Center Würzburg spielt eine zentrale Rolle in dieser Initiative, indem es Hochdurchsatz-Einzelzell-RNA-Sequenzierung und hochauflösende räumliche Transkriptomik bereitstellt, die eine umfassende Kartierung von Immunantworten in infiziertem Gewebe ermöglichen.
Mithilfe dieser Technologien ist eine detaillierte Charakterisierung der Heterogenität von Immunzellen sowie die Identifizierung molekularer Signaturen, die mit dem Fortschreiten der Infektion in Verbindung stehen, möglich. Darüber hinaus können Pathogene im Wirtsgewebe räumlich lokalisiert werden.
Durch die Kombination von hochmultiplexen räumlichen Transkriptomikplattformen wie Curio Seeker, Xenium und Visium HD mit multi-modalen Einzelzell-Ansätzen können Forschende die Infektionsdynamik sowohl auf zellulärer als auch auf Gewebeebene analysieren. Dieser Ansatz bietet entscheidende Einblicke in die Wechselwirkungen zwischen Immunzellen, epithelialen Barrieren und mikrobiellen Gemeinschaften, was letztlich neue therapeutische Ziele für wirtsspezifische Maßnahmen aufzeigt. Die Fähigkeit, Infektionsprozesse mit räumlicher und einzelliger Auflösung zu analysieren, ist von entscheidender Bedeutung, um zu verstehen, wie die Immunreaktionen in den verschiedenen Mikroumgebungen der Gewebe variieren. Durch den Einsatz dieser fortschrittlichen Technologien will DECIDE die Grenze zwischen grundlegender Infektionsbiologie und klinischen Anwendungen überbrücken und den Weg für präzisionsmedizinische Ansätze in der Infektionsforschung ebnen.
SFB Cardio-Immune Interfaces (DFG-gefördert)
Die Forschung des Sonderforschungsbereichs (SFB) Cardio-Immune Interfaces zielt darauf ab, herauszufinden, wie Immunreaktionen die Reparatur nach einem Herzinfarkt (MI), den nachteiligen Umbau und das Fortschreiten der Herzinsuffizienz (HF) sowohl im ischämischen als auch im nicht-ischämischen Kontext beeinflussen.
Die Rolle des Single-Cell Centers Würzburg
Eine Schlüsselkomponente des SFB 1525 ist die räumliche und Einzelzell-Transkriptomik, die hochauflösende Einblicke in das Verhalten von Immunzellen im Herzen ermöglicht. Das Single-Cell Center Würzburg spielt eine zentrale Rolle bei der Erstellung von Profilen von Immunlandschaften mit Einzelzellauflösung, bei der Entschlüsselung von Zell-Zell-Interaktionen und bei der Identifizierung von Transkriptionsprogrammen, die Herzentzündungen und -umbau steuern.
Die Integration von räumlicher Transkriptomik mit etablierten Einzelzell-RNA-Sequenzierungspipelines (scRNA-seq) ermöglicht die präzise Lokalisierung von Immunzellen im Herzmuskel und die Kartierung ihrer funktionellen Zustände im Verhältnis zur Mikroumgebung des Gewebes. In Zusammenarbeit mit klinischen und experimentellen Kardiologie-Teams setzt das Zentrum modernste Technologien wie hochauflösende räumliche Transkriptomik (z. B. Curio Seeker, Xenium, Visium HD), Einzelzellsequenzierung (10x Genomics) und multi-modale Ansätze zur Analyse von Patientenproben und präklinischen Modellen ein.
Diese Ansätze ermöglichen die Identifizierung von Immunsignaturen, die den Krankheitsverlauf und das therapeutische Ansprechen vorhersagen. Das Single-Cell Center Würzburg dient somit als Drehscheibe für die Integration von multi-modalen Technologien, die Förderung der Präzisionsmedizin in der kardiovaskulären Forschung und die Förderung der interdisziplinären Zusammenarbeit zwischen Immunologen und Kardiologen. Auf diese Weise will der SFB grundlegende Erkenntnisse in klinische Anwendungen umsetzen und letztlich die Entwicklung von immunologischen Therapien und diagnostischen Instrumenten für Herz-Kreislauf-Erkrankungen vorantreiben.
BASE-LIPID
BASE-LIPID (BMWK-gefördert)
Seit der Corona-Pandemie ist der Nutzen von Boten-RNA (mRNA, von engl. messenger ribonucleic acid) für die Herstellung hochwirksamer Impfstoffe unbestritten. BASE-Lipid ist ein mit knapp 13 Millionen Euro gefördertes Verbundprojekt mit dem Ziel, effiziente und sichere Speziallipide für mRNA-basierte Medikamente zu entwickeln.
Die Rolle des Single-Cell Centers Würzburg
In den späteren Phasen dieses Projekts spielt das Single-Cell Center Würzburg eine besondere Rolle bei der Validierung verschiedener Formulierungen durch umfassende Zellkultur- und In-vivo-Studien.
Unsere Arbeit umfasst die Untersuchung der Biodistribution von Partikelformulierungen, die Bewertung ihrer Ausrichtung auf bestimmte Organe und Zellpopulationen sowie die Evaluierung potenzieller Nebenwirkungen.
Ein entscheidender Aspekt dieses Vorhabens ist die Notwendigkeit, bestehende Einzelzellprotokolle anzupassen oder neuartige Einzelzellprotokolle zu entwickeln, um die LNPs in einzelnen Zellen sowohl in unseren In-vitro- als auch In-vivo-Systemen effektiv sichtbar zu machen und zu analysieren.
Dieser strenge Validierungsprozess ist wichtig für die strategische Ausrichtung und Anpassung unseres Partikeldesigns an die beabsichtigte Verwendung.
