RNA-sekvensointi Framinghamin sydäntutkimuksen kolmannen sukupolven kohorttikokeessa 2

RNA-sekvensointi (RNA-seq) on tehokas työkalu transkription arvioimiseen uskomattomalla syvyydellä ja selkeydellä. Geeniekspressioryhmiin verrattuna RNA-seq mahdollistaa suuremman joukon tunnettuja transkriptejä (mukaan lukien pitkät ei-koodaavat RNA:t [lncRNA:t]), uusia transkriptejä, vaihtoehtoisia silmukointitapahtumia ja alleelispesifisiä ilmentymiä (mukaan lukien emo- alkuperästä peräisin oleva alleeli-spesifinen ilmentyminen); kaikilla on huomattavasti korkeampi signaali-kohinasuhde verrattuna geeniekspression profilointiin mikrosirujen avulla. Näiden transkriptomisten piirteiden suhdetta terveyteen ja sairauksiin erittäin suurissa populaatiotutkimuksissa ei ole tutkittu. Uskomme, että tämä ehdotettu hanke tunnistaa uusia sairausriskin biomarkkereita ja antaa näkemyksiä taudin patogeneesistä. Framingham Heart Study (FHS) soveltuu ainutlaatuisesti RNA-seq:n suorittamiseen olemassa olevien fenotyyppiresurssien runsaan TOPMedin koko genomisekvenssin (WGS) datan sekä metylomidatan, datan ja muun omiikkadatan kanssa, jota voidaan hyödyntää erittäin korkealla. alhaiset kustannukset maksimoimaan RNA-seq-sijoituksen vaikutus.

Korkean suorituskyvyn RNA-seq-teknologian tulo on mullistanut transkriptomisen profiloinnin ennennäkemättömässä mittakaavassa, mikä on johtanut uusien RNA-lajien löytämiseen ja syventää ymmärrystämme transkriptimisen dynamiikasta. Verrattuna microarray-pohjaiseen RNA-profilointiin RNA-seq on arvostettu sen kyvystä paljastaa transkription monimutkaisuus, mukaan lukien aiemmin tuntemattomat koodaavat ja lncRNA-lajit, uudet transkriptoidut alueet, vaihtoehtoinen silmukointi, alleelispesifinen ilmentyminen ja fuusiogeenit Tässä projektissa ehdotetaan rakentaa ja laajentaa FHS:n geeniekspressioryhmiä käyttämällä suoritettua työtä tutkimalla monimutkaisia ​​transkriptomisia piirteitä, joita ei voida määrittää käyttämällä mikrosirupohjaisia ​​ekspressiotietoja.

Tässä ehdotuksessa keskitymme proteiinia koodaavien RNA:iden, lncRNA:iden ilmentymistasoihin, vaihtoehtoiseen silmukointiin ja alleelispesifiseen ilmentymiseen. Proteiinia koodaaville RNA:ille on geenitasolla ~18 000 mRNA-transkriptia. Vaihtoehtoinen silmukointi on tiukasti säädelty prosessi, joka tuottaa erilaisia ​​mRNA-isoformeja geeneistä, jotka sisältävät useita eksoneja. Yksi RNA-seq:n tärkeimmistä sovelluksista on havaita jopa hienoisia eroja eksonien silmukoitumisessa. lncRNA:t ovat ei-proteiinia koodaavia transkripteja, jotka ovat pidempiä kuin 200 nukleotidia, ja ne ovat osallisina monissa biologisissa prosesseissa. Esimerkiksi jotkut lncRNA:t vaikuttavat lähellä olevien proteiinia koodaavien geenien ilmentymiseen, jotkut voivat sitoutua entsyymeihin, jotka säätelevät transkriptiomalleja, ja toiset lncRNA:t ovat pienten RNA:iden esiasteita. On kehitetty useita laskennallisia menetelmiä vaihtoehtoisten silmukoitujen ja lncRNA:iden havaitsemiseksi RNA-seq-tiedoista. Vaihtoehtoisten silmukointien ja lncRNA:iden tunnistaminen standardoidaan TOPMed-tutkimuksissa ja teemme analyyseja keskitetysti kutsutuille silmukointitiedoille sekä lncRNA:ille. Alleelispesifinen ilmentyminen (ASE), jota ei voida mitata mikrosiruilla, mahdollistaa yksilön kahdesta haplotyypistä peräisin olevien transkriptien erottamisen heterotsygoottisissa kohdissa. ASE mahdollistaa tarkemman ymmärryksen siitä, kuinka sairauteen liittyvä genotyyppi vaikuttaa geeniekspressioon. ASE on yhdistetty ihmisten sairauksiin pienissä näyteryhmissä, mutta sitä ei ole tutkittu täysin suurissa populaatioissa. Vakio

ASE:n tutkimiseen on kehitetty bioinformatiikan työkaluja. Lisäksi FHS:n jälkeläisten kohortin vanhempia koskevien TOPMed WGS -tietojen avulla on mahdollista tutkia alkuperäistä ASE:ta, mikä edistää kykyämme eristää tekijöitä, jotka vaikuttavat kardiometabolisten sairauksien sukupolvien väliseen periytymiseen.

Tässä hakemuksessa ehdotamme transkriptomiikan tutkimuksen laajentamista FHS:n kolmannen sukupolven kohorttikokeen 2 osallistujille. Tavoitteet suorittaa RNA-seq FHS Third Generation kohorttipeilissä ja laajentaa alkuperäisen microarray-pohjaisen geeniekspressioprofiloinnin tavoitteita. Tarkastelemme erityisesti monimutkaisen transkriptomisen vaihtelun yhteyttä: 1) kardiometabolisten sairauksien tuloksiin, 2) geneettiseen sekvenssien variaatioon ja 3) useisiin eri kerroksiin (tavoitteet 1-3). Ehdotettujen RNA-seq-tietojen avulla tutkijat sekä yleinen tiedeyhteisö (dbGaP-yhteyden kautta) voivat tutkia transkriptomiikkaa eri näkökulmista hyödyntäen aina olemassa olevia resursseja tämän projektin tieteellisen arvon edistämiseksi. Investoinnin tuoton maksimoimiseksi sekvensoinnin suorittaa nimetty TOPMed RNA-seq -laboratorio ja tämän projektin tavoitteet koordinoidaan muiden

TOPMed-tutkimukset, jotka suorittavat RNA-seq.