Biografia
Il Dott. Singh ha conseguito la laurea triennale in Biotecnologie nel 2011 presso l'Indian Institute of Technology Roorkee (IIT Roorkee). Ha conseguito il Dottorato di Ricerca (Ph.D.) in Biologia Cellulare e dei Sistemi (Ph.D.) presso l'Università di Toronto nel 2021. Dopo il dottorato, ha completato una borsa di studio post-dottorato presso il BC Cancer, parte dei Provincial Health Services (PHSA) di Vancouver.
Dichiarazioni personali
In qualità di Professore Associato presso la Facoltà di Medicina dell'UNM, il Dott. Gurdeep Singh guida una ricerca all'avanguardia che decodifica i complessi meccanismi epigenetici e i determinanti della genomica funzionale che guidano la patogenesi delle malattie oculari e del cancro. Sfruttando queste scoperte rivoluzionarie, la sua missione è quella di promuovere terapie personalizzate, diagnosi e strategie traslazionali trasformative clinicamente rilevanti, volte a curare malattie oculari/cecità e cancro. Il Dott. Gurdeep Singh è anche Membro Ordinario dell'UNM Comprehensive Cancer Center nell'ambito del programma di ricerca in Oncologia Cellulare e Molecolare. Nel complesso, nella sua precedente ricerca, prima di iniziare il suo laboratorio presso l'UNM, il Dott. Singh ha utilizzato potenti strumenti di biologia molecolare, biologia unicellulare, bioinformatica, sequenziamento di nuova generazione, apprendimento automatico e biologia computazionale per decodificare le sequenze genomiche e le firme epigenetiche che guidano la funzione cellulare, la regolazione genica e la patogenesi.
La sua ricerca presso il Mass. Eye and Ear/Harvard Medical School ha approfondito la complessa patogenesi delle malattie oculari e l'evoluzione virale. Durante il dottorato di ricerca presso l'Università di Toronto, ha identificato il codice di sequenza del genoma che conferisce l'attività enhancer nelle cellule staminali embrionali e in altri tessuti utilizzando esperimenti di genomica funzionale e approcci computazionali, rivoluzionando la nostra comprensione della regolazione genica. Inoltre, la sua innovativa ricerca sulle alterazioni epigenomiche indotte da macroH2A.1 (variante istonica) nell'ippocampo dei topi ha individuato il suo ruolo cruciale nel guidare i cambiamenti dell'espressione genica durante il condizionamento alla paura. Successivamente, per la sua ricerca post-dottorato presso BC Cancer, si è concentrato sulla decodificazione della regolazione epigenetica/epigenomica (metilazione del DNA e modificazione istonica) responsabile della patogenesi del cancro associata a diversi background mutazionali nel cancro al seno e alle ovaie, utilizzando approcci sperimentali a singola cellula. I suoi sforzi hanno riguardato anche la decodificazione dei meccanismi alla base della resistenza ai farmaci antitumorali e delle metastasi, promuovendo la necessaria riprogrammazione trascrizionale.
Singh EpiCure Lab: Epigenetica nei tumori e nelle malattie
https://www.singhepicurelab.com/
Progetti attuali:
A) I progetti del laboratorio del Dr. Singh mirano a ridurre la mortalità per cancro metastatico individuando i principali fattori epigenetici comuni e i recettori potenziatori nel melanoma uveale (UM), ovvero il tumore oculare, e in altri tumori con elevata incidenza metastatica, come ad esempio il carcinoma ovarico sieroso di alto grado (HGSOC). Inoltre, il laboratorio del Dr. Singh mira a convalidare nuove strategie terapeutiche epigenetiche utilizzando il modello di UM di pesce zebra e a sviluppare metodi per la diagnosi precoce delle metastasi utilizzando DNA libero circolante.
B) Il laboratorio del Dr. Singh mira a decodificare il ricablaggio epigenomico/enhancer che guida la degenerazione maculare senile (AMD) (che porta alla perdita della vista) utilizzando modelli di organoidi retinici umani, esplorando il ruolo dei polimorfismi a singolo nucleotide (SNP) specifici dell'AMD, dei fattori infiammatori, dell'orologio epigenetico, delle varianti istoniche e della riprogrammazione trascrizionale. Poiché non sono disponibili terapie per l'AMD, il laboratorio del Dr. Singh, utilizzando la modellazione computazionale dei meccanismi epigenetici dell'AMD e modelli di organoidi, svilupperà farmaci e potenziali terapie per l'applicazione clinica dell'AMD.
Aree di specializzazione
Genomica funzionale; Epigenetica/Epigenomica; Biologia del cancro e delle cellule staminali; Biologia molecolare; Biologia computazionale.
Risultati e premi
Borsa di studio post-dottorato Rising Stars 2023-2024 della BC Cancer
Premio per il miglior poster, Conferenza internazionale di epigenetica clinica 2023
Borsa di studio per laureati in Ontario - Internazionale, Governo dell'Ontario (2019-20)
Borsa di studio internazionale Connaught per studenti di dottorato (2014-19)
Premio Elizabeth Ann Wintercorbyn, Università di Toronto (2019)
Borsa di studio internazionale in zoologia, Università di Toronto (2017)
Borsa di studio internazionale per laureati in arti e scienze, Università di Toronto (2015)
Pubblicazioni chiave
Gazzetta articolo
Singh, Gurdeep, Mullany, Shanelle, Moorthy, Sakthi, D Zhang, Richard, Mehdi, Tahmid, Tian, Ruxiao, Duncan, Andrew, G Moses, Alan, M Mitchell, Jennifer, A 2021 Un repertorio flessibile di siti di legame per i fattori di trascrizione e una soglia di diversità determinano l'attività dell'enhancer nelle cellule staminali embrionali. Genome Research https://doi.org/10.1101/gr.272468.120
Gazzetta articolo
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 Un meccanismo indipendente da MYCN che media la riprogrammazione del secretoma e le metastasi nel neuroblastoma con amplificazione di MYCN. Science Advances https://doi.org/10.1126/sciadv.adg6693
Gazzetta articolo
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 è un regolatore più forte della trascrizione e della memoria dell'ippocampo rispetto al macroH2A2 nei topi. Biologia delle comunicazioni https://doi.org/10.1038/s42003-022-03435-4
Gazzetta articolo
Kabeer, Farhia, Tran, Hoa, Andronescu, Mirela, Singh, Gurdeep, Lee, Hakwoo, Salehi, Sohrab, Biele, Justina, Brimhall, Jazmine, Gee, David, Cerda, Viviana, Flanagan, Ciara, H.O. Algara, Teresa, Kono, Takako, Lai, Daniel, Zaikova, Elena, 2024 Decodifica a singola cellula della riprogrammazione trascrittomica indotta da farmaci nei tumori al seno tripli negativi. Genome Biology, vol. 25, numero 191 https://doi.org/10.1186/s13059-024-03318-3
Gazzetta articolo
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 e super-enhancer hanno un ruolo regolatore equivalente nelle cellule staminali embrionali attraverso la regolazione di geni singoli o multipli. Ricerca sul genoma.
Genere
Maschio
Le Lingue
- English
- punjabi
Corsi insegnati
Direttore del corso e istruttore del corso: Corso BIOM505-15: Bioinformatica per la genomica funzionale (primavera 2025)
Istruttore del corso: Corso BIOM507: Biologia molecolare avanzata (autunno 2024)
Istruttore del corso: Corso BIOM522: Progettazione e metodi sperimentali nelle bioscienze molecolari e cellulari: blocco molecolare (autunno 2024)
Sedia a rotelle e istruttore del corsor: Competenze pratiche di ricerca per studenti di medicina (estate 2024)
Ricerca e borsa di studio
Decodifica dei paesaggi delle modifiche degli istoni, della metilazione del DNA e del legame dei fattori di trascrizione per definire la riprogrammazione trascrizionale e i meccanismi che guidano la patogenesi del cancro, le metastasi e la resistenza ai farmaci: In quest'area di ricerca, mi sono concentrato sul ruolo cruciale del ricablaggio epigenetico nella patogenesi, nella progressione e nella resistenza ai farmaci del cancro. Ho guidato e supervisionato la metodologia sperimentale CUT&RUN in uno studio pubblicato su "Science Advances" che ha esplorato il ruolo del fattore di trascrizione GREB1 nel neuroblastoma con amplificazione MYCN, decifrandone il coinvolgimento nella riprogrammazione del secretoma e nella metastasi. In un altro progetto, ho decodificato i principali percorsi di ricablaggio epigenetico nel carcinoma ovarico sieroso di alto grado (HGSOC) e nel carcinoma mammario triplo negativo (TNBC). Ho identificato distinti paesaggi epigenomici corrispondenti a diverse firme mutazionali (HRD e FBI). In un'altra pubblicazione su "Genome Biology", abbiamo decodificato la riprogrammazione trascrizionale nel TNBC a livello di singola cellula indotta dal trattamento farmacologico con cisplatino. Inoltre, per esplorare ulteriormente la resistenza ai farmaci antitumorali, in un altro progetto ho mappato il panorama della metilazione CpG di cloni resistenti e sensibili al cisplatino in 3 linee di cellule PDX tumorali con carcinoma triplo negativo (TNBC) per 3 diversi passaggi nelle seguenti condizioni di cisplatino: "naïve al farmaco", "resistente al cisplatino" e "passaggio in assenza di farmaci". Pertanto, la mia ricerca fornisce le basi per lo sviluppo di terapie mirate al ricablaggio epigenetico tumore-specifico per migliorare l'efficacia del trattamento e superare la resistenza nei pazienti oncologici. Un altro lavoro del mio post-doc sta confrontando l'idoneità metastatica del clone a numero di copie con la riprogrammazione trascrizionale metastatica.
Svelare il genoma non codificante attraverso la biologia molecolare e computazionale, l'epigenomica comparata e la modellazione sintetica degli enhancer: In questo progetto, ho approfondito la comprensione degli elementi funzionali del genoma non codificante. Ho decodificato il codice degli enhancer nei genomi dei mammiferi utilizzando una combinazione di epigenomica, biologia molecolare, biologia computazionale e bioinformatica. Ho sviluppato un nuovo modello, il "TFBS threshold enhancer model", basato sull'epigenomica comparativa per comprendere la funzionalità degli enhancer (Singh et al. 2021, Genome Research). Il mio modello consente la creazione di enhancer sintetici con un'attività robusta equivalente a quella degli enhancer naturali, superando i limiti dei modelli precedenti basati su sequenze di legame di regolatori master di pluripotenza. Il mio lavoro fornisce una migliore comprensione del codice di sequenza degli enhancer, offrendo preziose informazioni sulla funzione del genoma con implicazioni per la diagnosi e il trattamento delle malattie, man mano che le informazioni genomiche personalizzate vengono sempre più integrate nelle pratiche sanitarie.
Indagine sul ruolo delle varianti istoniche macroH2A1 e macroH2A2 nella formazione della memoria e nella regolazione dell'espressione genicaIn questo progetto, ho decodificato il ruolo delle varianti istoniche macroH2A1 e macroH2A2 nell'ippocampo del topo e il loro impatto sulla formazione della memoria e sulla regolazione dei geni specifici della memoria (Singh et al. 2022, Communications Biology). Utilizzando ChIP-seq e RNA-seq, ho rivelato che macroH2A1 è regolato dinamicamente durante l'apprendimento, e la sua rimozione è associata a una maggiore espressione di geni specifici della memoria, come Arc. Il mio studio fa luce sulle funzioni evolute uniche di queste varianti istoniche, fornendo spunti sulla modulazione del panorama epigenomico nell'ippocampo. In sintesi, la mia ricerca contribuisce a svelare il ruolo cruciale delle varianti istoniche e a comprendere i meccanismi molecolari e i regolatori trascrizionali che governano questo panorama, per il progresso di future terapie contro il cancro e interventi epigenetici.
Avanzamento della patogenesi oculare e genomica virale: Ho pubblicato numerosi articoli sul sequenziamento dell'intero genoma e sull'analisi di sierotipi di HAdV-D non sequenziati in precedenza. Ho studiato la cheratocongiuntivite epidemica (EKC) causata dall'adenovirus umano specie D (HAdV-D), decodificando i genomi virali per comprenderne la patogenesi. Ho trovato una nuova ricombinazione all'interno di diversi HAdV-D, tra cui HAdV-D56, un adenovirus che causa mortalità neonatale e cheratocongiuntivite. Ho identificato la ricombinazione omologa come un importante meccanismo evolutivo, che influenza l'ontogenesi virale attraverso coinfezioni. Il mio lavoro contribuisce al progresso della genomica virale stabilendo il sequenziamento dell'intero genoma come standard per la caratterizzazione degli adenovirus, contribuendo a un nuovo sistema di tipizzazione basato sulla genomica piuttosto che sulla sierologia.