Sekvenování RNA ve studii Framingham Heart Study kohortní zkouška třetí generace 2

Sekvenování RNA (RNA-seq) je mocný nástroj pro vyhodnocení transkriptomu s neuvěřitelnou hloubkou a jasností. Ve srovnání s poli genové exprese umožňuje RNA-seq identifikaci a kvantifikaci většího souboru známých transkriptů (včetně dlouhých nekódujících RNA [lncRNA]), nových transkriptů, alternativních sestřihových událostí a alelově specifické exprese (včetně rodičovské- alelově specifická exprese původního původu); všechny s mnohem vyšším poměrem signálu k šumu ve srovnání s profilováním genové exprese pomocí mikročipů. Vztah těchto transkriptomických znaků ke zdraví a nemoci ve velmi rozsáhlých populačních studiích není dostatečně prozkoumán. Věříme, že tento navrhovaný projekt identifikuje nové biomarkery rizika onemocnění a poskytne pohled na patogenezi onemocnění. Framingham Heart Study (FHS) je jedinečně vhodná pro provádění RNA-seq kvůli bohatství existujících zdrojů fenotypů ve spojení s daty celé genomové sekvence (WGS) z TOPMed a methylomickými daty, daty a dalšími omikovými daty, které lze využít při extrémně vysokých nízké náklady pro maximalizaci dopadu investice do RNA-seq.

Příchod vysoce výkonné technologie RNA-seq způsobil revoluci v transkriptomickém profilování v bezprecedentním měřítku, což vedlo k objevu nových druhů RNA a prohloubilo naše chápání transkriptomické dynamiky. Ve srovnání s profilováním RNA na bázi microarray je RNA-seq oceňována pro svou schopnost odhalit složitost transkriptomu, který zahrnuje dříve neznámé kódující a lncRNA druhy, nové transkribované oblasti, alternativní sestřih, alelově specifickou expresi a fúzní geny Tento projekt navrhuje stavět na a rozšířit práci prováděnou pomocí genových expresních polí ve FHS zkoumáním komplexních transkriptomických rysů, které nelze určit pomocí expresních dat založených na microarray.

V tomto návrhu se zaměřujeme na úrovně exprese proteinů kódujících RNA, lncRNA, alternativní sestřih a alelově specifickou expresi. Existuje ~ 18 000 transkriptů mRNA na úrovni genů pro RNA kódující proteiny. Alternativní sestřih je přísně regulovaný proces, který produkuje různé izoformy mRNA z genů, které obsahují více exonů. Jednou z hlavních aplikací RNA-seq je detekce i jemných rozdílů v sestřihu exonu. lncRNA jsou neproteinové kódující transkripty delší než 200 nukleotidů a byly zapojeny do mnoha biologických procesů. Například některé lncRNA ovlivňují expresi blízkých genů kódujících protein, některé se mohou vázat na enzymy regulující transkripční vzorce a jiné lncRNA jsou prekurzory malých RNA. Pro detekci alternativního sestřihu a lncRNA z dat RNA-seq byla vyvinuta řada výpočetních metod. Identifikace alternativního sestřihu a lncRNA bude standardizována napříč studiemi TOPMed a budeme provádět analýzy centrálně nazývaných sestřihových dat a také lncRNA. Alelově specifická exprese (ASE), kterou nelze měřit pomocí mikročipů, umožňuje diferenciaci mezi transkripty ze dvou haplotypů jedince na heterozygotních místech. ASE umožňuje podrobnější pochopení toho, jak genotyp související s onemocněním ovlivňuje genovou expresi. ASE byla spojována s lidským onemocněním v malých souborech vzorků, ale nebyla plně zkoumána ve velkých populacích. Standard

pro studium ASE byly vyvinuty bioinformatické nástroje. Navíc s daty TOPMed WGS o rodičích z kohorty FHS Offspring bude možné studovat ASE původních rodičů, čímž se posílí naše schopnost pitvat faktory, které přispívají k transgenerační dědičnosti kardiometabolického onemocnění.

V této aplikaci navrhujeme rozšířit zkoumání transkriptomiky u účastníků kohortové zkoušky třetí generace FHS 2. Cíle vedení RNA-seq v zrcadle kohorty třetí generace FHS a rozšířit cíle našeho původního profilování genové exprese na bázi microarray. Konkrétně budeme zkoumat asociaci komplexních transkriptomických variací s: 1) výsledky kardiometabolického onemocnění, 2) variací genetické sekvence a 3) více vrstvami omických dat (Cíle 1-3). S navrhovanými daty RNA-seq budou mít vyšetřovatelé i obecná vědecká komunita (prostřednictvím přístupu dbGaP) možnost studovat transkriptomiku z různých úhlů pohledu, vždy s využitím existujících zdrojů k posílení vědecké hodnoty tohoto projektu. Pro maximalizaci návratnosti investic bude sekvenování prováděno určenou laboratoří TOPMed RNA-seq a cíle tohoto projektu budou koordinovány s ostatními

TOPMed studie, které provádějí RNA-seq.