Das Darm- und Atemwegsepithel ist die größte, nach außen gerichtete Körperoberfläche. Es beheimatet Billionen an Mikroorganismen und erfordert eine ausbalancierte Immunantwort um Pathogene erfolgreich zu bekämpfen, während symbiotische Microbiota toleriert werden. Die Kommunikation zwischen Immun- und Epithelzellen spielt dabei eine wichtige Rolle, ist aber unzureichend charakterisiert. Deshalb wurden in den letzten Jahren mit Hilfe von Einzelzell-RNA-Sequenzierung (scRNA-seq) erstellte Datensätze publiziert, die es ermöglicht haben Zelltypen und -zustände mit noch die dagewesener Auflösung zu untersuchen. Jedoch leiden diese Datensätze trotz ihrer höheren Auflösung unter einer begrenzten Probenzahl und dem Fehlen detaillierter klinischer Annotationen. Darüber hinaus ist die Analyse dieser Daten technisch anspruchsvoll und benötigt spezielle Softwarepaktete, die oft nicht miteinander kompatibel sind und nicht den Industriestandards für Softwareentwicklung entsprechen.
Das Ziel dieser Arbeit war einige dieser Einschränkungen zu überwinden. Erstens haben wir ein Analyse-Framework für die Einzelzellsequenzierung von T- und B-Zell Rezeptoren entwickelt, mit dem Fokus auf Benutzerfreundlichkeit und Softwarequalität. Darüber hinaus waren wir Mitbegründer von scverse, einem internationalen Konsortium zur Förderung besserer Softwareentwicklungspraktiken und Interoperabilität von Paketen zur Analyse von Einzelzellsequenzierungsdaten. Zweitens haben wir neueste Methoden eingesetzt, um öffentlich verfügbare scRNA-seq Daten von Nichtkleinzelligen Bronchialkarzinomen (NSCLC) in einen “Krankheitsatlas” zu integrieren, um die begrenzte Stichprobengrößen zu überwinden und um “bulk” Daten aus dem Cancer Genome Atlas (TCGA) miteinzubinden, um den Mangel an klinischen Daten zu umgehen. Wir nutzten diesen Atlas um neutrophile Granulozyten besser zu charakterisieren und um Unterschiede in interzellulären Kommunikationsmustern vorherzusagen, die durch gezieltere in vivo und in vitro Experimente weiterverfolgt werden können. Drittens haben wir eine integrierte Datenbank mit klinischen, histopathologischen und molekularen Daten von Patienten mit chronisch entzündlichen Darmerkrankungen als eine Ressource für die Forschungsgemeinschaft entwickelt.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese Arbeit wertvolle Ressourcen zur Erforschung des Darm- und Atemwegsepithel zur Verfügung stellt und unser Verständnis der Rolle von neutrophilen Granulozyten im Tumormikromilieu von NSCLC vorangebracht hat.