Systemimmunologie und Einzelzell-Biologie

Nachwuchsgruppe Systemimmunologie und Einzelzell-Biologie

Dr. Felix Hartmann

Multiplexed Ion Beam Imaging (MIBI) für die hochdimensionale proteomische Bildgebung. Überblick über die MIBI-Technologie. b Exemplarische Bilder von humanen Kolon-FFPE-Proben. Bis zu 40 Antikörper-Dimensionen können gleichzeitig analysiert werden. c Hochdimensionale Bildgebungsdaten können verwendet werden, um Protein-Co-Expressionsmuster zu analysieren. d Die Zellsegmentierung auf Basis eines neuen Algorithmus kann analysiert werden, um Zelltypen zu bestimmen, die auf die Bilder zurück abgebildet werden können. Maßstabsbalken = 100 um.
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Der klinische Verlauf vieler menschlicher Erkrankungen wird entscheidend von Interaktionen zwischen den verschiedenen Zellen im Gewebe beeinflusst. Der Fokus unserer Forschungsgruppe liegt auf dem Verständnis der räumlichen Organisation und der zellulären Regulation des menschlichen Immunsystems und wie diese durch das Zusammenspiel mit verschiedenen Zellen im lokalen Gewebe beeinflusst wird.

Dazu kombinieren wir hochdimensionale Bildgebung und Einzelzellmethoden mit fortschrittlicher Computeranalyse. Insbesondere verwenden wir eine neuartige Bildgebungsplattform namens MIBI (Multiplexed Ion Beam Imaging), die eine hochdimensionale (bis zu 50 Dimensionen) Bildgebung der zellspezifischen Proteinexpression und räumlichen Lokalisierung direkt in klinischem (FFPE) Gewebe ermöglicht. Wir ergänzen diese Methode durch die Einzelzellanalyse mittels Massenzytometrie (CyTOF), die die simultane Analyse von mehr als 70 Proteinen über Millionen von Einzelzellen hinweg erlaubt und uns somit die funktionelle Analyse menschlicher Immunzellen ermöglicht.

Unsere Forschung verbindet

Systemimmunologie. Analyse des menschlichen Immunsystems mittels Multiplex-Bildgebung. Gemeinsam mit klinischen Forschern analysieren wir Proben aus klinischen Studien mit Fokus auf Krebs, aber auch Entzündung sowie Autoimmun- und Herz-Kreislauf-Erkrankungen.

Einzelzellbiologie. Wir entwickeln experimentelle Werkzeuge, um neue Aspekte der Zellbiologie auf Einzelzellebene zu untersuchen, zum Beispiel die Verbindung von Zellstoffwechsel und Epigenetik.

Computational Analysis. Zusammen mit Computerwissenschaftlern wenden wir neuartige Ansätze an, die die Einzelzell- und Subzelluläre Auflösung unserer neuartigen Datensätze nutzen.

Unsere Vision ist es, mit Hilfe dieser Technologien und Ansätze neue Mechanismen der lokalen Immunregulation im Gewebe aufzudecken. Wir hoffen, dass wir dadurch die Wechselwirkungen zwischen dem Immunsystem und der lokalen Gewebestruktur besser verstehen und damit zu wichtigen Weiterentwicklungen der Krebsimmuntherapie und darüber hinaus beitragen.

Kontakt

Dr. Felix Hartmann
Systemimmunologie und Einzelzell-Biologie (D260)
Deutsches Krebsforschungszentrum
Im Neuenheimer Feld 280
69120 Heidelberg
Tel: +49 6221 42 3310

Ausgewählte Publikationen

  • Hartmann FJ, Mrdjen D, McCaffrey E, Glass DR, Greenwald NF, Bharadwaj A, Khair Z, Verberk SGS, Baranski A, Baskar R, Graf W, Van Valen D, Van den Bossche J, Angelo M, Bendall SC. Single-cell metabolic profiling of human cytotoxic T cells. Nat Biotechnol. 2021 Feb;39(2):186-197.
  • Hartmann FJ, Bendall SC. Immune monitoring using mass cytometry and related high-dimensional imaging approaches. Nat Rev Rheumatol. 2020 Feb;16(2):87-99
  • Galli E*, Hartmann FJ*, Schreiner B, Ingelfinger F, Arvaniti E, Diebold M, Mrdjen D, van der Meer F, Krieg C, Nimer FA, Sanderson N, Stadelmann C, Khademi M, Piehl F, Claassen M, Derfuss T, Olsson T, Becher B. GM-CSF and CXCR4 define a T helper cell signature in multiple sclerosis. Nat Med. 2019 Aug;25(8):1290-1300 *contributed equally
  • Hartmann FJ, Babdor J, Gherardini PF, Amir ED, Jones K, Sahaf B, Marquez DM, Krutzik P, O'Donnell E, Sigal N, Maecker HT, Meyer E, Spitzer MH, Bendall SC. Comprehensive Immune Monitoring of Clinical Trials to Advance Human Immunotherapy. Cell Rep. 2019 Jul 16;28(3):819-831.e4
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