Etablierung einer quantitativen Einzelzell-PCR | Evaluation of single-cell quantitative PCR
- Beschreibung
Hintergrund
Im Fachgebiet Biochemie der Ernährung wurden Organoide etabliert, die in Zellkulturgefäße passen und das Verhalten menschlicher Gewebe in vitro simulieren sollen. Die Zellen in diesen „Mini-Organen“ differenzieren sich sehr ähnlich wie in echten Organen. Der Verlauf dieser Differenzierung lässt sich durch Messung der Expression spezifischer Gene mithilfe der quantitativen Polymerase-Kettenreaktion (qPCR) messen. Da die Anzahl der Zellen in einem Organoid jedoch begrenzt ist, ist eine direkte Messung der genetischen Expression mittels qPCR schwierig.
Wir planen dieser Herausforderung durch die Etablierung der sogenannten Einzelzell-Version des Assays (sc-qPCR) zu begegnen. Die Ergebnisse dieses Projektes soll die Untersuchung der Genexpression der Zellen innerhalb einzelner Organoide, trotz der verhältnismäßig geringen Zellzahl, ermöglichen.
Projektbeschreibung
Es sollen Primer für eine sogenannte „nested-PCR“ für die qPCR etabliert werden, die auf Gene abzielen, die mit der zellulären Differenzierung ausgewählter Organoide, beispielsweise aus dem Dickdarm-, assoziiert sind. Die Primer für den ersten Schritt der qPCR werden gemischt und cDNA in einem sogenannten Präamplifikationsschritt aus mRNA generiert, die aus Organoiden extrahiert wurde. Die resultierenden Produkte werden anschließend in einem zweiten Schritt der qPCR amplifiziert. Die Genexpression wird daraufhin mit der ∆∆Ct-Methode (relative Quantifizierung) gemessen.
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Background
In the Department of Nutritional Biochemistry, we have established organoids which show characteristics of in vitro human organs that can fit into a serology plate. The cells within these “mini-organs” can undergo differentiation similarly to the real organs. It is possible to measure the progression of this differentiation by measuring the expression of specific genes using an assay called quantitative polymerase chain reaction (qPCR). However, number of cells within an organoid are limited, making it challenging to measure this genetic expression by qPCR directly.
It is planned to overcome this challenge by establishing the so-called single-cell version of the assay (sc-qPCR). The outcome of this project will allow us to clearly determine the genetic expression of the cells within single organoids, despite the low cell count.
Project description
It is planned to design nested primers for qPCR targeting genes associated with the cellular differentiation of selected organoids, derived, for instance from colon tissue. The primers for the first step of the qPCR will be mixed together and the cDNA (obtained from mRNA extracted from the organoids) will be generated through a step called pre-amplification. The products of this step will then be amplified through the second step of the qPCR. Finally, gene expression will be measured by the ∆∆Ct method (relative quantification).
- Beschreibung des interdisziplinären Teils des Projekts
- Ernährungswissenschaften, Tumorbiologie, Mikrobiologie | Nutritional sciences, tumor biology, microbiology
- Projektzeitraum
- Wintersemester 2025/2026 und Sommersemester 2026
- Bewerbungszeitraum
- 13. bis 27.10.2025
- Durchführung
- semesterbegleitend
- Details zu Projektzeitraum und Durchführung
Während des Semesters (beginnend im Dezember 2025) :
- Dezember 2025 bis Ende April 2026 im Fg. Biochemie der Ernährung (140c). Die einzelnen Labortermine erfolgen nach individueller Absprache und richten sich u.a. nach der Verfügbarkeit geeigneter Organoide.
- Auswertung der Daten und wissenschaftliche Präsentation bis Mitte Mai 2026.-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
• December 2025 to the end of April 2026 in the Department of Nutritional Biochemistry (140c). Individual laboratory appointments will be arranged on a case-by-case basis and will depend, among other things, on the availability of suitable organoids.
• Evaluation of data and scientific presentation until mid May 2026.
- Studienfach
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Biologie
Ernährungswissenschaft - Betreuende
- Dr. Markus Burkard
- Institut
- Institut für Ernährungswissenschaften (140) (Biochemie der Ernährung (140c))
- Sprache
- deutsch/englisch
- Teilnehmendenanzahl
- min. 1, max. 1
- Arbeitsaufwand
-
ca. 90 Stunden pro Teilnehmende:r
| 3
ECTS-Punkte
Arbeitsaufwand (Stunden und ggf. ECTS) sind ungefähre Angaben. Die tatsächlich vergebenen ECTS-Punkte ergeben sich aus der tatsächlich geleisteten Arbeit.
- Für dieses Projekt ist kein Motivationsschreiben des Studierenden erforderlich
- Projektart
- experimentell
- Lernziele
-
Die Teilnehmende lernen in diesem Projekt:
Die Teilnehmer dieses Projekts lernen, wie sie:
• qPCR-Primer entwerfen
• qPCR und nested-qPCR ausführen
• Nukleinsäuren aus Zellsuspensionen aufreinigen
• cDNA generieren
• sc-qPCR ausführen
• Daten analysieren
---------------------------------------------------------The participants to this project will learn how to:
- Design qPCR primers
- Run qPCR and nested-qPCR
- Purify nucleic acids from cell suspensions
- Generate cDNA
- Run sc-qPCR
- Analyze the data
- Anmerkungen für Studierende
Es werden keine Vorkenntnisse vorausgesetzt und im Rahmen des Projektes gemeinsam erarbeitet.
No previous knowledge will be required and jointly developed within the framework of the project.
- Schlagworte
- Organoide, Bakterien, Krebsentstehung