Секвенирование РНК в когортном экзамене третьего поколения Framingham Heart Study 2

Секвенирование РНК (RNA-seq) — это мощный инструмент для оценки транскриптома с невероятной глубиной и ясностью. По сравнению с массивами экспрессии генов, RNA-seq позволяет идентифицировать и количественно определять более широкий набор известных транскриптов (включая длинные некодирующие РНК [lncRNAs]), новые транскрипты, события альтернативного сплайсинга и аллель-специфическую экспрессию (включая родительские исходная аллель-специфическая экспрессия); все с гораздо более высоким отношением сигнал-шум по сравнению с профилированием экспрессии генов с помощью микрочипов. Связь этих транскриптомных признаков со здоровьем и болезнью в очень крупных популяционных исследованиях недостаточно изучена. Мы считаем, что этот предлагаемый проект позволит выявить новые биомаркеры риска заболевания и даст представление о патогенезе заболевания. Framingham Heart Study (FHS) уникально подходит для проведения РНК-секвенирования из-за множества существующих ресурсов фенотипа в сочетании с данными полногеномной последовательности (WGS) из TOPMed и данными метиломики, данными и другими данными омики, которые можно использовать с чрезвычайно высокой скоростью. низкая стоимость для максимального эффекта от инвестиций в RNA-seq.

Появление высокопроизводительной технологии РНК-секвенирования произвело революцию в транскриптомном профилировании в беспрецедентном масштабе, что привело к открытию новых видов РНК и углубило наше понимание транскриптомной динамики. По сравнению с профилированием РНК на основе микрочипов, RNA-seq ценится за его способность выявлять сложность транскриптома, включая ранее неизвестные кодирующие виды и виды днРНК, новые транскрибируемые области, альтернативный сплайсинг, аллель-специфическую экспрессию и слитые гены. Этот проект предлагает чтобы развить и расширить работу, проведенную с использованием массивов экспрессии генов в FHS, путем изучения сложных транскриптомных признаков, которые невозможно определить с использованием данных экспрессии на основе микрочипов.

В этом предложении мы фокусируемся на уровнях экспрессии кодирующих белок РНК, lncRNAs, альтернативном сплайсинге и аллель-специфической экспрессии. На уровне генов существует около 18 000 транскриптов мРНК для кодирующих белок РНК. Альтернативный сплайсинг — это строго регулируемый процесс, при котором из генов, содержащих несколько экзонов, образуются различные изоформы мРНК. Одним из основных применений RNA-seq является обнаружение даже незначительных различий в сплайсинге экзонов. днРНК представляют собой транскрипты длиной более 200 нуклеотидов, не кодирующие белок, и участвуют во многих биологических процессах. Например, некоторые lncRNAs влияют на экспрессию близлежащих генов, кодирующих белки, некоторые могут связываться с ферментами, регулирующими паттерны транскрипции, а другие lncRNAs являются предшественниками малых РНК. Был разработан ряд вычислительных методов для обнаружения альтернативного сплайсинга и lncRNAs из данных RNA-seq. Идентификация альтернативного сплайсинга и днРНК будет стандартизирована в исследованиях TOPMed, и мы будем проводить анализ централизованно вызываемых данных сплайсинга, а также днРНК. Аллель-специфическая экспрессия (ASE), которую нельзя измерить с помощью микрочипов, позволяет дифференцировать транскрипты двух гаплотипов индивидуума в гетерозиготных сайтах. ASE позволяет более детально понять, как генотип, связанный с заболеванием, влияет на экспрессию генов. ASE был связан с заболеванием человека в небольших выборках, но не был полностью изучен в больших популяциях. Стандарт

инструменты биоинформатики были разработаны для изучения ASE. Кроме того, с помощью данных TOPMed WGS о родителях из когорты FHS Offspring можно будет изучить ASE родителей по происхождению, что расширит нашу способность анализировать факторы, которые способствуют межпоколенческому наследованию кардиометаболических заболеваний.

В этом приложении мы предлагаем расширить исследование транскриптомики у участников когортного экзамена FHS третьего поколения 2. Цели проведения секвенирования РНК в когорте FHS третьего поколения отражают и расширяют цели нашего исходного профилирования экспрессии генов на основе микрочипов. В частности, мы рассмотрим связь сложной транскриптомной изменчивости с: 1) исходами кардиометаболических заболеваний, 2) изменчивостью генетической последовательности и 3) несколькими уровнями омических данных (цели 1-3). С предлагаемыми данными РНК-секвенирования исследователи, а также общее научное сообщество (через доступ к dbGaP) будут иметь возможность изучать транскриптомику с разных точек зрения, всегда используя существующие ресурсы для повышения научной ценности этого проекта. Чтобы максимизировать окупаемость инвестиций, секвенирование будет выполняться специальной лабораторией TOPMed RNA-seq, а цели этого проекта будут согласовываться с другими

Исследования TOPMed, которые проводят RNA-seq.