Sequenciamento de RNA no Framingham Heart Study Exame de Coorte de Terceira Geração 2

O sequenciamento de RNA (RNA-seq) é uma ferramenta poderosa para avaliar o transcriptoma com incrível profundidade e clareza. Em comparação com matrizes de expressão gênica, o RNA-seq permite a identificação e quantificação de um conjunto maior de transcritos conhecidos (incluindo longos RNAs não codificantes [lncRNAs]), novos transcritos, eventos de splicing alternativos e expressão específica de alelos (incluindo pais- expressão específica do alelo de origem); tudo com uma relação sinal-ruído muito maior em comparação com o perfil de expressão gênica por meio de microarrays. As relações dessas características transcriptômicas com a saúde e a doença em estudos populacionais muito grandes são pouco exploradas. Acreditamos que este projeto proposto identificará novos biomarcadores de risco de doenças e fornecerá informações sobre a patogênese da doença. O Framingham Heart Study (FHS) é adequado exclusivamente para conduzir RNA-seq devido à riqueza de recursos de fenótipo existentes em conjunto com dados de sequência do genoma inteiro (WGS) de TOPMed e dados metilômicos, dados e outros dados ômicos que podem ser aproveitados em condições extremamente baixo custo para maximizar o impacto de um investimento em RNA-seq.

O advento da tecnologia de RNA-seq de alto rendimento revolucionou o perfil transcriptômico em uma escala sem precedentes, levando à descoberta de novas espécies de RNA e aprofundando nossa compreensão da dinâmica transcriptômica. Comparado ao perfil de RNA baseado em microarray, o RNA-seq é apreciado por sua capacidade de revelar a complexidade do transcriptoma, abrangendo códigos previamente desconhecidos e espécies de lncRNA, novas regiões transcritas, splicing alternativo, expressão específica de alelos e genes de fusão. desenvolver e estender o trabalho realizado usando matrizes de expressão gênica no FHS, examinando recursos transcriptômicos complexos que não podem ser determinados usando dados de expressão baseados em microarrays.

Nesta proposta, focamos nos níveis de expressão de RNAs codificadores de proteínas, lncRNAs, splicing alternativo e expressão específica de alelos. Existem ~ 18.000 transcrições de mRNA no nível do gene para RNAs codificadores de proteínas. O splicing alternativo é um processo rigidamente regulado que produz diferentes isoformas de mRNA a partir de genes que contêm vários éxons. Uma das principais aplicações do RNA-seq é detectar até mesmo diferenças sutis no splicing de exon. Os lncRNAs são transcritos não codificadores de proteínas com mais de 200 nucleotídeos e têm sido implicados em muitos processos biológicos. Por exemplo, alguns lncRNAs afetam a expressão de genes codificadores de proteínas próximos, alguns podem se ligar a enzimas que regulam padrões de transcrição e outros lncRNAs são precursores de pequenos RNAs. Vários métodos computacionais foram desenvolvidos para detectar splicing alternativo e lncRNAs a partir de dados de RNA-seq. A identificação de splicing alternativo e lncRNAs será padronizada nos estudos TOPMed e conduziremos análises em dados de splicing centralmente chamados, bem como lncRNAs. A expressão específica de alelo (ASE), que não pode ser medida usando microarrays, permite a diferenciação entre transcritos dos dois haplótipos de um indivíduo em sítios heterozigotos. ASE permite uma compreensão mais granular de como um genótipo relacionado à doença afeta a expressão gênica. ASE tem sido associada a doenças humanas em pequenos conjuntos de amostras, mas não foi totalmente examinada em grandes populações. Padrão

ferramentas de bioinformática foram desenvolvidas para estudar ASE. Além disso, com os dados do TOPMed WGS sobre os pais da coorte FHS Offspring, será possível estudar a ASE dos pais de origem, ampliando nossa capacidade de dissecar os fatores que contribuem para a herança transgeracional da doença cardiometabólica.

Neste Aplicativo, propomos ampliar a investigação da transcriptômica nos participantes do exame coorte 2 da ESF Terceira Geração. Os objetivos de conduzir o RNA-seq no espelho de coorte FHS Third Generation e estender os de nosso perfil de expressão gênica baseado em microarray original. Especificamente, examinaremos a associação de variação transcriptômica complexa a: 1) resultados de doenças cardiometabólicas, 2) variação de sequência genética e 3) múltiplas camadas de dados ômicos (objetivos 1-3). Com os dados de RNA-seq propostos, os investigadores, bem como a comunidade científica em geral (via acesso dbGaP), terão a capacidade de estudar transcriptômica de diferentes perspectivas, sempre aproveitando os recursos existentes para promover o valor científico deste projeto. Para maximizar o retorno do investimento, o sequenciamento será realizado por um laboratório designado TOPMed RNA-seq, e os objetivos deste projeto serão coordenados com outros

Estudos TOPMed que estão conduzindo RNA-seq.