Unser Querschnittsbereich der Einzelzelltechnologien bringt Einzelzellforscher*innen aus verschiedenen Disziplinen zusammen, er ermöglicht den wissenschaftlichen Austausch und fördert und stärkt Kooperationen innerhalb und zwischen den Themenbereichen des Max Delbrück Center.
Die Forschung im Querschnittsbereich Einzelzelltechnologien entwickelt und nutzt Hochdurchsatztechnologien (Omics), die eine vollständige Erfassung des zellulären Genoms, Transkriptoms, Proteoms und Metaboloms mit einer Empfindlichkeit auf Einzelzellebene erlaubt.
Mit Hilfe der Einzelzellbiologie hat das Team von Simon Haas einen Mechanismus entdeckt, der dem Körper hilft, sich vor Blutkrebs zu schützen. Das Bild zeigt die natürliche Umgebung der hämatopoetischen Stammzellen, das Knochenmark: Knochen in grün, Kerne von Knochenmarkzellen in blau und stromale Nischenzellen in rot.
Der Fokusbereich „Einzelzellansätze für die personalisierte Medizin“ ist ein gemeinsamer Forschungsschwerpunkt des Berliner Instituts für Gesundheit (BIH), der Charité — Universitätsmedizin Berlin und des Max Delbrück Centers, um hochinnovative Ansätze der Einzelzellbiologie möglichst schnell für eine effektive Translation klinisch nutzbar zu machen.
Forschungsansätze auf Einzelzelleebene eröffnen neue Wege zum Verständnis der komplexen Beziehungen und Wechselwirkungen zwischen Zellen und bieten ein großes Potenzial für die Identifizierung molekularer Krankheitsverläufe in Einzelzellauflösung. Mit diesem Wissen können neue Modelle der Früherkennung von Krankheiten, der Diagnose und der therapeutischen Intervention genutzt werden. Dieser neue Ansatz für die Medizin wird als zellbasierte interzeptive Medizin bezeichnet.
Das Max Delbrück Center möchte ein neues KI-basiertes biomedizinisches Innovationsökosystem entwickeln, um das Konzept zellbasierter interzeptiver Medizin umzusetzen. Die Vision und der Umsetzungsplan für dieses innovative und vielversprechende Konzept im Bereich Präzisionsmedizin wurde von der Lifetime Initiative entwickelt – diese umfasst 200 europäische Institutionen koordiniert durch das Max Delbrück Center. Dazu gehören der Aufbau und die Weiterentwicklung regionaler Translationszentren mit eigenen Transferstrukturen zur Förderung der integrativen, sektorübergreifenden Vernetzung (Berliner Zellklinik) und kooperative F&E‑Projekte mit Industriepartnern (Virchow 2.0‑Netzwerk).
Die Berliner Zellklinik (Berlin Cell Hospital BCH) wurde im Oktober 2021 gegründet und bringt biomedizinische Partner in Berlin zusammen mit dem gemeinsamen Ziel, zellbasierte interzeptive Medizin zum Wohle des Patienten einzusetzen.
Das BCH ist eine Forschungs- und Klinikeinrichtung, die sich der Entwicklung und Bereitstellung neuer zellbasierter Therapien für ein breites Spektrum von Krankheiten widmet. Der Ansatz der interzeptiven Medizin des BCH zielt darauf ab, Krankheiten in einem möglichst frühen Stadium zu erkennen und einzugreifen, bevor sie Symptome oder Schäden verursachen. Dazu werden innovative Technologien zur Untersuchung der Veränderung von Zellen auf Einzelzelleben und mit räumlicher Auflösung eingesetzt.
Als Kernstück des BCH wurde der Forschungsschwerpunkt “Einzelzellansätze für die personalisierte Medizin” gemeinsam vom Berlin Institute of Health, von der Charité — Universitätsmedizin Berlin und vom Max Delbrück Center eingerichtet. Hier arbeiten vier technologieorientierte Forschungsgruppen, die zusammen mit ihren klinischen Partnern Einzelzelltechnologien für klinisch relevante Fragen entwickeln und anwenden.
Der Leiter der MSTARS-Nachwuchsgruppe, Fabian Coscia, kombiniert digitale Pathologie-Arbeitsabläufe mit hochsensiblen Massenspektrometrie-Techniken, um Proteomdaten mit noch nie dagewesener biologischer Auflösung zu erzeugen. Dieses Konzept ermöglicht die räumlich aufgelöste Analyse von Tumorzellen in ihrer komplexen Umgebung unter Berücksichtigung von Tumor-Subpopulationen und Zellen der Tumor-Mikroumgebung.
Unter den Krebserkrankungen im Kindesalter ist das Neuroblastom die dritthäufigste Form eines bösartigen Tumors. Aufgrund von Therapieresistenz und früher Metastasierung kommt es häufig zu Rückfällen mit entsprechend hoher Sterblichkeitsrate. Dies ist nach neuesten molekularen Erkenntnissen auf den ungewöhnlich komplexen Prozess der Tumorentstehung zurückzuführen.
Der Forschungsverbund will nun das Neuroblastomgewebe Zelle für Zelle mit Einzelzellansätzen umfassend analysieren, um zu verstehen, wie die Tumorzellen auf Ebene von DNA, RNA, Epigenetik und Proteinen verändert sind. Der Einsatz von künstlicher Intelligenz soll dann helfen, neue Angriffspunkte für gezielte Kombinationstherapien zu finden.
Dazu bündelt der Forschungsverbund die einschlägige Expertise von Wissenschaftler*innen der Charité, des Berliner Instituts für Gesundheit an der Charité (BIH), des Max Delbrück Centers, der Universität zu Köln, der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU), der Eberhard Karls Universität Tübingen und des Deutschen Krebsforschungszentrums (DKFZ).
Diese vom BIH/Charité/MDC-Schwerpunktbereich “Einzelzellansätze für die personalisierte Medizin” organisierte Symposienreihe lädt Einzelzell-Enthusiasten aus Berlin ein, ihre neuesten Forschungen und Anwendungen mit Einzelzellmethoden mit der Berliner Community zu teilen. Keynote speaker sind eingeladen, ihre Arbeit neben Nachwuchswissenschaftlern zu präsentieren und gemeinsam zu diskutieren..
Details zur Veranstaltungsreihe
Die Konferenz “Innovations in Single Cell Omics” (ISCO) wird von führenden Zentren für genomische und biomedizinische Forschung in Berlin und Barcelona mitorganisiert und bringt junge Einzelzellforscher*innen aus verschiedenen Disziplinen zusammen, um einen wissenschaftlichen Austausch zu ermöglichen und neue internationale Kooperationen zu fördern.
Themen sind Innovationen in Einzelzell- und räumlich aufgelösten Technologien, neue Berechnungsansätze und Anwendungen von Einzelzelltechnolgien im medizinischen Bereich. Die ISCO-Koferenz legt besonderen Wert auf die Vernetzung von DoktorandInnen und Postdocs mit einer Vielzahl von Vorträgen ausgewählter Abstracts und einer Postersession.
