Skip to content

Nachwuchsforschungsgruppe| SpatialOmics

Räumlich aufgelöste multiparametrische Gewebeanalyse auf Einzelzellebene

Über das Projekt

Trotz großer Fortschritte in der Genomik und molekularen Zellbiologie in den letzten Jahrzehnten bleibt die Histologie der Eckpfeiler der diagnostischen Pathologie. Die schnelle Analyse durch einen ausgebildeten Pathologen ist oft der Goldstandard für die Behandlungsauswahl.

Neuartige Bildgebungstechnologien ermöglichen eine detaillierte zelluläre Profilerstellung, indem Dutzende von Antikörpern und Hunderte bis Tausende von Transkripten mit subzellulärer Auflösung gemessen werden. Diese Technologien könnten in naher Zukunft helfen, neue Merkmale für die Stratifizierung, Diagnose und Behandlung von Krankheiten zu entdecken.

Header_1100x620-3

Eine große Herausforderung, die all diese Technologien gemeinsam haben, ist die nachgelagerte Analyse dieser komplexen und großen Datensätze. Die Ausgangssituation ist sehr ähnlich wie bei Satellitenbildern in den 1970er Jahren, wo Bilder hauptsächlich von Domänenexpertinnen und -experten mit begrenzter Automatisierung analysiert wurden. Google Maps und verwandte Softwarepakete verbesserten die Situation, indem sie Segmentierung und Annotierung mit einer leistungsstarken und intuitiven Benutzeroberfläche verbanden. Wir stehen heute vor einem sehr ähnlichen Wandel in der biomedizinischen Bildgebung und der digitalen Pathologie.

Bild links & Header: ©Clarence Yapp

Die im Rahmen des HiGHmed-Konsortiums geförderte Nachwuchsforschungsgruppe SpatialOmics am “Institute for Computational Biomedicine" in Heidelberg konzentriert sich auf die Anwendung und Analyse dieser neuen Technologien mit den Schwerpunkten Onkologie, Immunologie und Kardiologie. Das große Ziel ist die Entwicklung von Computergestützten und Experimentellen Werkzeugen, um detaillierte Einblicke in gesunde und kranke Gewebe zu ermöglichen.

"Eines unserer Ziele ist es, Gewebe molekular zu kartographieren, damit Biolog*innen und Mediziner*innen eine Art „Google Maps“ zur Verfügung gestellt bekommen, um effektiv zu krankhaften Signaturen navigieren zu können."

Dr. Denis Schapiro
Leiter der Nachwuchsforschungsgruppe SpatialOmics | Institute for Computational Biomedicine and Institute of Pathology | Universitätsklinikum Heidelberg und Universität Heidelberg

Ziele | Die Nachwuchsforschungsgruppe will die Spatial-Omics-Forschung vorantreiben, indem sie den folgenden Fragen nachgeht:

Ziel 1: Wie können wir die räumliche und zeitliche Analyse auf Einzelzellebene verbessern und erweitern?

Hier wollen wir eine Vielzahl von Bildgebungs- und Spatial-Omics-Technologien verwenden, um durch die Integration mehrerer verschiedener Datentypen detaillierte molekulare Einblicke in Gewebe zu ermöglichen. Wir nennen diese Forschungsrichtung „Spatial Multi Omics“.

Ziel 2: Wie können wir diese neuen Technologien nutzen, um neue Biomarker zu finden und damit das Behandlungsergebnis für Patient*innen zu verbessern?

Hier zielen wir darauf ab, Computerwerkzeuge und Algorithmen zu entwickeln und instand zu halten, die auf die Verarbeitung, Analyse und Visualisierung von Bildgebungs- und Spatial-Omics-Daten zugeschnitten sind. Dadurch können Ärzt*innen ihre Daten auf ähnliche Weise analysieren, wie sie Google Maps verwenden: Cloud-basiert, interaktiv und mit großen, annotierten Datensätzen. Sobald diese Daten mit umfangreichen klinischen Informationen verknüpft sind, wird dies die Entdeckung einer neuen Klasse von Biomarkern ermöglichen: Topografische Biomarker.

Ziel 3: Wie können wir unser Verständnis der Arzneimittelwirkung in vivo verbessern?

Hier wollen wir neuartige funktionelle Methoden entwickeln, um die Wirkung von Dutzenden von Medikamenten direkt in ihrer Wirkungsumgebung zu untersuchen. Wir nennen diese Forschungsrichtung “Functional Spatial Omics“.

Leiter der Nachwuchsforschungsgruppe SpatialOmics

Dr. Denis Schapiro

Institute for Computational Biomedicine and Institute of Pathology | Universitätsklinikum Heidelberg und Universität Heidelberg

Mitarbeiter*innen der NWG SpatialOmics

Dr. Florian Wünnemann

Postdoc | Institute for Computational Biomedicine | Universitätsklinikum Heidelberg und Universität Heidelberg

Miguel Ibarra

Doktorand | Institute for Computational Biomedicine | Universitätsklinikum Heidelberg und Universität Heidelberg

Margot Chazotte

Wissenschaftliche Mitarbeiterin | Institute for Computational Biomedicine | Universitätsklinikum Heidelberg und Universität Heidelberg

Kresimir Bestak

Wissenschaftlicher Mitarbeiter | Institute for Computational Biomedicine | Universitätsklinikum Heidelberg und Universität Heidelberg

BMBF_gefoerdert_2017_de
Logo_MII_rgb