Biografie
Dr. Singh erhielt 2011 seinen Bachelor of Technology in Biotechnologie vom Indian Institute of Technology Roorkee (IIT Roorkee). 2021 promovierte er an der Universität Toronto in Zell- und Systembiologie. Im Anschluss an seine Promotion absolvierte er ein Postdoktorat am BC Cancer, einem Teil des Provincial Health Services (PHSA) in Vancouver.
Persönliche Äußerung
Als Assistenzprofessor an der medizinischen Fakultät der UNM leitet Dr. Gurdeep Singh Spitzenforschung zur Entschlüsselung komplexer epigenetischer Mechanismen und funktioneller genomischer Determinanten, die die Pathogenese von Augenkrankheiten und Krebs vorantreiben. Auf der Grundlage dieser bahnbrechenden Entdeckungen ist es seine Mission, personalisierte Therapien, Diagnostika und klinisch relevante transformative translationale Strategien zur Heilung von Augenkrankheiten/Blindheit und Krebs voranzutreiben. Dr. Gurdeep Singh ist außerdem ordentliches Mitglied des Forschungsprogramms für Zelluläre und Molekulare Onkologie am Comprehensive Cancer Center der UNM. Vor der Eröffnung seines Labors an der UNM setzte Dr. Singh in seiner Forschung leistungsstarke Werkzeuge aus den Bereichen Molekularbiologie, Einzelzellbiologie, Bioinformatik, Next-Generation-Sequenzierung, maschinelles Lernen und Computerbiologie ein, um die Genomsequenzen und epigenetischen Signaturen zu entschlüsseln, die Zellfunktionen, Genregulation und Pathogenese vorantreiben.
Seine Forschung am Massachusetts Eye and Ear Institute/Harvard Medical School befasste sich eingehend mit der komplexen Pathogenese von Augenkrankheiten und der viralen Evolution. Während seiner Promotion an der Universität Toronto identifizierte er mithilfe funktioneller Genomik-Experimente und computergestützter Ansätze den Genomsequenzcode, der die Enhancer-Aktivität in embryonalen Stammzellen und anderen Geweben vermittelt, und revolutionierte damit unser Verständnis der Genregulation. Darüber hinaus identifizierte seine neuartige Untersuchung der durch macroH2A.1 (eine Histonvariante) im Hippocampus von Mäusen ausgelösten epigenomischen Veränderungen deren zentrale Rolle bei der Steuerung von Genexpressionänderungen während der Furchtkonditionierung. Anschließend konzentrierte er sich im Rahmen seiner Postdoc-Forschung bei BC Cancer auf die Entschlüsselung der epigenetischen/epigenomischen Regulation (DNA-Methylierung und Histonmodifikation), die für die Krebspathogenese im Zusammenhang mit verschiedenen Mutationshintergründen bei Brust- und Eierstockkrebs verantwortlich ist, und zwar mithilfe von Einzelzell-Experimenten. Seine Bemühungen umfassten auch die Entschlüsselung der Mechanismen, die der Resistenz gegen Krebsmedikamente und der Metastasierung zugrunde liegen und die notwendige transkriptionelle Reprogrammierung vorantreiben.
Singh EpiCure Lab: Epigenetik bei Krebs und Krankheiten
https://www.singhepicurelab.com/
Aktuelle Projekte:
A) Die Projekte im Labor von Dr. Singh zielen darauf ab, die Zahl der Todesfälle durch metastasierten Krebserkrankungen zu senken. Dazu werden wichtige epigenetische Treiber und neu verdrahtete Verstärker bei Aderhautmelanomen (UM), d. h. Augentumoren, und anderen Krebsarten mit hoher Metastasierung, wie z. B. hochgradigem serösem Ovarialkarzinom (HGSOC), identifiziert. Darüber hinaus validiert Dr. Singhs Labor neue epigenetische Therapiestrategien am Zebrafisch-UM-Modell und entwickelt Methoden zur Früherkennung von Metastasen mithilfe zellfreier DNA.
B) Dr. Singhs Labor zielt darauf ab, die epigenetische/enhancerische Neuverdrahtung zu entschlüsseln, die die altersbedingte Makuladegeneration (AMD) (die zu Sehverlust führt) mithilfe menschlicher Netzhaut-Organoidmodelle verursacht. Dazu untersucht es die Rolle AMD-spezifischer Einzelnukleotid-Polymorphismen (SNPs), Entzündungstreiber, der epigenetischen Uhr, Histonvarianten und der transkriptionellen Neuprogrammierung. Da es keine Therapeutika für AMD gibt, wird Dr. Singhs Labor mithilfe computergestützter Modellierung epigenetischer AMD-Mechanismen und Organoidmodellen Medikamente und potenzielle Therapien für die klinische Anwendung von AMD entwickeln.
Fachgebiete
Funktionelle Genomik; Epigenetik/Epigenomik; Krebs- und Stammzellbiologie; Molekularbiologie; Computerbiologie.
Erfolge & Auszeichnungen
BC Cancer 2023-2024 Rising Stars Post-Doctoral Fellowship Award
Preis für das beste Poster, Internationale Konferenz für klinische Epigenetik 2023
Ontario Graduate Scholarship – International, Regierung von Ontario (2019–20)
Connaught International Scholarship für Doktoranden (2014-19)
Elizabeth Ann Wintercorbyn-Preis, Universität Toronto (2019)
Internationales Zoologie-Stipendium, Universität Toronto (2017)
Internationales Graduiertenstipendium für Kunst und Wissenschaft, Universität Toronto (2015)
Wichtige Veröffentlichungen
Journal Article
Singh, Gurdeep, Mullany, Shanelle, Moorthy, Sakthi, D Zhang, Richard, Mehdi, Tahmid, Tian, Ruxiao, Duncan, Andrew, G Moses, Alan, M Mitchell, Jennifer, A 2021 Ein flexibles Repertoire an Transkriptionsfaktor-Bindungsstellen und eine Diversitätsschwelle bestimmen die Enhancer-Aktivität in embryonalen Stammzellen. Genomforschung https://doi.org/10.1101/gr.272468.120
Journal Article
Zhang, Hai-Feng, Delaidelli, Alberto, Javed, Sumreen, Turgu, Busra, Morrison, Taylor, Hughes, Christopher, S Yang, Xiaqiu, Pachva, Manideep, Lizardo, Michael, Singh, Gurdeep, Hoffmann, Jennifer, Huang, Yue Zhou, Patel, Khushbu, Shraim, Rawan, Kung, Sonia, HY 2023 Ein MYCN-unabhängiger Mechanismus, der die Sekretom-Reprogrammierung und Metastasierung bei MYCN-amplifiziertem Neuroblastom vermittelt. Science Advances https://doi.org/10.1126/sciadv.adg6693
Journal Article
Singh, Gurdeep, Stefanelli, Gilda, Narkaj, Klotilda, Brimble, Mark, A Creighton, Samantha, D McLean, Timothy, AB Hall, Meaghan, Mitchnick, Krista, A Zakaria, Jacqueline, Phung, Thanh, Reda, Anas, Leonetti, Amanda, M Monks, Ashley, Ianov, Lara, Winters, Boyer, D 2022 Histone MacroH2A1 ist bei Mäusen ein stärkerer Regulator der Hippocampus-Transkription und des Gedächtnisses als MacroH2A2. Kommunikationsbiologie https://doi.org/10.1038/s42003-022-03435-4
Journal Article
Kabeer, Farhia, Tran, Hoa, Andronescu, Mirela, Singh, Gurdeep, Lee, Hakwoo, Salehi, Sohrab, Biele, Justina, Brimhall, Jazmine, Gee, David, Cerda, Viviana, Flanagan, Ciara, HO Algara, Teresa, Kono, Takako, Lai, Daniel, Zaikova, Elena, 2024 Einzelzell-Dekodierung der medikamenteninduzierten transkriptomischen Reprogrammierung bei dreifach negativem Brustkrebs. Genome Biology, Bd. 25, Ausgabe 191 https://doi.org/10.1186/s13059-024-03318-3
Journal Article
Moorthy, Sakthi, D Davidson, Scott, Shchuka, Virlana, Singh, Gurdeep, Malek-Gilani, Nakisa, Langroudi, Lida, Martchenko, Alexandre, So, Vincent, Macpherson, Neil, N Mitchell, Jennifer, A 2016 Enhancer und Super-Enhancer spielen eine gleichwertige regulatorische Rolle in embryonalen Stammzellen durch die Regulierung einzelner oder mehrerer Gene. Genomforschung
Geschlecht
Männlich
Sprachen
- Englisch
- Pandschabi
Lehrveranstaltungen
Kursleiter und Kursleiter: Kurs BIOM505-15: Bioinformatik für funktionelle Genomik (Frühjahr 2025)
Kursleiter: Kurs BIOM507: Fortgeschrittene Molekularbiologie (Herbst 2024)
Kursleiter: Kurs BIOM522: Experimentelles Design und Methoden in den molekularen und zellulären Biowissenschaften: Molekularer Block (Herbst 2024)
Blockleiter und Kursleiterinr: Praktische Forschungskompetenzen für Medizinstudierende (Sommer 2024)
Forschung und Stipendium
Entschlüsselung von Landschaften von Histonmodifikationen, DNA-Methylierung und Transkriptionsfaktorbindung zur Definition der transkriptionellen Neuprogrammierung und der Mechanismen, die die Krebspathogenese, Metastasierung und Arzneimittelresistenz vorantreiben: In diesem Forschungsbereich konzentrierte ich mich auf die entscheidende Rolle der epigenetischen Neuverdrahtung bei der Entstehung, Progression und Arzneimittelresistenz von Krebs. Ich leitete und betreute die CUT&RUN-Experimentmethodik in einer in „Science Advances“ veröffentlichten Studie, die die Rolle des Transkriptionsfaktors GREB1 im MYCN-amplifizierten Neuroblastom untersuchte und dessen Beteiligung an der Sekretom-Neuprogrammierung und Metastasierung entschlüsselte. In einem anderen Projekt entschlüsselte ich wichtige epigenetische Neuverdrahtungspfade bei hochgradigem serösem Eierstockkrebs (HGSOC) und dreifach negativem Brustkrebs (TNBC). Ich identifizierte unterschiedliche epigenomische Landschaften, die verschiedenen Mutationssignaturen (HRD und FBI) entsprechen. In einer weiteren Veröffentlichung in „Genome Biology“ entschlüsselten wir die transkriptionelle Neuprogrammierung in TNBC auf Einzelzellebene, die durch eine Cisplatin-Behandlung induziert wurde. Um die Resistenz gegen Krebsmedikamente weiter zu erforschen, habe ich in einem weiteren Projekt die CpG-Methylierungslandschaft von Cisplatin-resistenten und -sensitiven Klonen in drei TNBC-Tumor-PDX-Linien für drei verschiedene Passagen unter den folgenden Cisplatin-Bedingungen kartiert: „medikamentennaiv“, „Cisplatin-resistent“ und „medikamentenfreie Passagen“. Meine Forschung bildet somit die Grundlage für die Entwicklung von Therapien, die auf tumorspezifische epigenetische Umstrukturierung abzielen, um die Behandlungswirksamkeit zu verbessern und Resistenzen bei Krebspatienten zu überwinden. Eine weitere Arbeit meiner Postdoc-Zeit befasst sich mit der Gegenüberstellung der metastatischen Fitness von Kopienzahlklonen mit der metastatischen transkriptionellen Umprogrammierung.
Entschlüsselung des nicht-kodierenden Genoms durch Molekularbiologie, Computerbiologie, vergleichende Epigenomik und synthetische Enhancer-Modellierung: In diesem Projekt habe ich das Verständnis der funktionellen Elemente des nicht-kodierenden Genoms erweitert. Ich habe den Code von Enhancern in Säugetiergenomen mithilfe einer Kombination aus Epigenomik, Molekularbiologie, Bioinformatik und Bioinformatik entschlüsselt. Ich habe ein neues Modell, das „TFBS-Schwellenwert-Enhancer-Modell“, entwickelt, das auf vergleichender Epigenomik basiert, um die Funktionalität von Enhancern zu verstehen (Singh et al. 2021, Genome Research). Mein Modell ermöglicht die Herstellung synthetischer Enhancer mit einer robusten Aktivität, die der natürlicher Enhancer entspricht, und überwindet die Einschränkungen bisheriger Modelle, die auf Bindungssequenzen von Pluripotenz-Masterregulatoren basieren. Meine Arbeit trägt zu einem besseren Verständnis des Sequenzcodes von Enhancern bei und bietet wertvolle Einblicke in die Genomfunktion mit Auswirkungen auf die Diagnose und Behandlung von Krankheiten, da personalisierte Genominformationen zunehmend in die Gesundheitspraxis integriert werden.
Untersuchung der Rolle der Histonvarianten macroH2A1 und macroH2A2 bei der Gedächtnisbildung und der Regulierung der GenexpressionIn diesem Projekt habe ich die Rolle der Histonvarianten macroH2A1 und macroH2A2 im Hippocampus von Mäusen und ihren Einfluss auf die Gedächtnisbildung und die Regulation gedächtnisspezifischer Gene entschlüsselt (Singh et al. 2022, Communications Biology). Mittels ChIP-seq und RNA-seq konnte ich zeigen, dass macroH2A1 während des Lernens dynamisch reguliert wird, wobei seine Entfernung mit einer erhöhten Expression gedächtnisspezifischer Gene wie Arc einhergeht. Meine Studie beleuchtet die einzigartigen, evolvierten Funktionen dieser Histonvarianten und liefert Einblicke in die Modulation der epigenomischen Landschaft im Hippocampus. Zusammenfassend trägt meine Forschung dazu bei, die entscheidende Rolle von Histonvarianten zu entschlüsseln und die molekularen Mechanismen und Transkriptionsregulatoren zu verstehen, die diese Landschaft für die Weiterentwicklung zukünftiger Krebstherapien und epigenetischer Interventionen steuern.
Fortschritte in der okulären Pathogenese und viralen Genomik: Ich habe mehrere Artikel zur Gesamtgenomsequenzierung und Analyse bisher nicht sequenzierter HAdV-D-Serotypen veröffentlicht. Ich untersuchte die durch humane Adenoviren der Spezies D (HAdV-D) verursachte epidemische Keratokonjunktivitis (EKC) und entschlüsselte virale Genome, um die Pathogenese der EKC zu verstehen. Ich entdeckte neuartige Rekombinationen innerhalb mehrerer HAdV-Ds, darunter HAdV-D56, ein Adenovirus, das neonatale Sterblichkeit und Keratokonjunktivitis verursacht. Ich identifizierte homologe Rekombination als wichtigen evolutionären Mechanismus, der die virale Ontogenese durch Koinfektionen beeinflusst. Meine Arbeit fördert die virale Genomik, indem sie die Gesamtgenomsequenzierung als Standard für die Charakterisierung von Adenoviren etabliert und zu einem neuen Typisierungssystem beiträgt, das auf Genomik statt Serologie basiert.