נושא הפרוייקט
מספר פרוייקט
מחלקה
שמות סטודנטים
אימייל
שמות מנחים
ניתוח הקשר בין דינמיקת תא בודד לדינמיקת תאים קבוצתית
Decoupling Single Cell from Collective Dynamics
תקציר בעיברית
תאים הם היחידה האטומית של מערכות חיות. למרות שכל תא מסוגל לפעול בצורה אוטונומית, רוב התהליכים הביולוגיים כוללים קבוצות תאים שפועלים בסנכרון וקורדינציה למען מטרה משותפת. אופן הפיכתן של אינטראקציות בין תאיות בזמן ובמרחב לפעילות רב-תאית היא שאלה פתוחה בתחום הביולוגיה. במחקר שלי אני מתעניין באופן שבו ניתן לאפיין את הקשר בין איתות תאי ברמת התא הבודד לרמתו הקבוצתית. באופן ספציפי, אני מתעניין באיתות ERK, המהווה מרכיב חיוני בתהליכים תאיים כגון גדילה, חלוקה והישרדות. מחקרים קודמים הראו שגלי ERK בין-תאיים מעורכבים בתהליכים כגון נדידה ומוות תאי, מה שמצביע על מעורבותו של ה-ERK באיתות רב-תאי. במחקר שלי אני עושה שימוש בדאטה סט ייחודי של דימות תאים חיים (קרטינוציטים) המבצעים תהליכי איתות ERK. תאים אלו טופלו ביותר מ-400 טיפולים שונים (מעכבי קינזות), מה שמאפשר לי לבחון אילו טיפולים שינו את דפוסי איתות התא הבודד אל מול השינוי באיתות הקולקטיבי, והאם שינויים באיתות התא הבודד בהכרח גוררים שינוי באיתות הקבוצתי. בכדי לענות על השאלות הללו פיתחתי מדדים לדינמיקות התא הבודד ולדינמיקה הקבוצתיות, והערכתי את הסטייה שלהם בתגובה לטיפולים השונים. התוצאות הראשוניות שקיבלתי כוללות זיהוי של טיפולים שגרמו לשינוי באיתות התא הבודד ובאיתות הקבוצתי, וטיפולים שגרמו לשינוי באחד מהם בלבד. תוצאות אלו מצביעות על הפרדה אפשרית בין איתות התא הבודד לאיתות התאים ברמה הקולקטיבית.
תקציר באנגלית
Cells are the atomic unit of living systems. Although each single cell can operate autonomously, most biological processes involve groups of cells coordinating and synchronising their actions toward collective function. How local cell-to-cell interactions are integrated in space and time to induce collective multicellular function is an open question. In my research I am investigating the fundamental questions of characterising the interplay between signalling dynamics at the single cell and the multicellular scales. Specifically, I am interested in ERK signalling, which is dominant in cell functions such as proliferation, survival and growth. Previous studies reported intercellular ERK waves in processes such as cell migration and cell death indicating that ERK is involved in multicellular cell signalling. In my research, I am harnessing a unique dataset of live imaged ERK signalling in keratinocytes cells. Over 400 different drugs (kinase inhibitors) were applied to these cells providing me with the ability to test which drugs alter single cell signalling versus which ones alter collective signalling, and whether an alteration in single cell signalling necessarily induces alteration in the group’s signalling. To answer these questions I developed measurements for single cell and collective dynamics and assessed their deviation in response to these drug treatments. My preliminary results identified drugs that altered single cell signalling dynamics as well as collective signalling, and drugs that altered one but not the other. These results suggest that a single cell and collective ERK dynamics can be uncoupled.