Einzelzell-Genomik

Das Herzgewebe besteht aus mehreren verschiedenen Zelltypen wie Kardiomyozyten, Fibroblasten oder Makrophagen. Diese zelluläre Vielfalt ist für die normale Kontraktilität, Relaxation und Erregbarkeit des Herzens erforderlich. Einzelzelltechniken extrahieren zelltypspezifische Informationen durch Messung des Transkriptoms jedes Herzzelltyps, was dazu beiträgt, die genetischen Informationen von gesunden und erkrankten Herzen zu entschlüsseln. Diese Technik ermöglicht die Analyse von Zusammensetzungsänderungen und Heterogenität innerhalb jedes Zelltyps und -zustands (= Zellsubtypen). ScRNA-seq unter Verwendung von tropfenbasierter Mikrofluidik kombiniert hohen Durchsatz, gute Sensitivität und breite Anwendbarkeit. Aufgrund ihrer Zellgröße von 100 x 25 μm sind adulte Herzmuskelzellen jedoch nicht mit tropfenbasierten mikrofluidischen scRNA-seq-Techniken kompatibel. Da der durchschnittliche Durchmesser deren Zell-Kernen 8–12 μm beträgt, bietet die Einzelkern-RNA-Sequenzierung (snRNA-seq) von Herzgewebe eine robuste Alternative zu scRNA-seq und erfasst Daten aus allen Herzlinien – sogar aus gefrorenem Gewebe.

Genbearbeitung

Nukleinsäuretherapien sind potenzielle therapeutische Ansätze für genetisch bedingte Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Eine DNA-Modifikation kann mit Genom-Editoren erreicht werden, die durch Vektoren wie adeno-assoziierte Viren oder Liponanopartikel übertragen werden. CRISPR-basierte Werkzeuge wie Base- oder Prime-Editing ermöglichen – selbst in postmitotischen Zellen – eine präzise und effiziente Genom-Bearbeitung, wodurch monogenetische Herz-Kreislauf-Erkrankungen modifiziert werden können.