Computational and functional strategies to decipher lncRNAs in human atherosclerosis
破译人类动脉粥样硬化中 lncRNA 的计算和功能策略
基本信息
- 批准号:10347301
- 负责人:
- 金额:$ 66.03万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2020
- 资助国家:美国
- 起止时间:2020-02-01 至 2024-01-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AddressAlgorithmsAllelesArterial Fatty StreakAtherosclerosisBiological ModelsBlood VesselsCardiovascular DiseasesCarotid Artery PlaquesCarotid Atherosclerotic DiseaseCellsClinicalComplexComputing MethodologiesCoronary heart diseaseCoupledDataData SetDiseaseEndarterectomyEtiologyEventGene ChipsGeneticGenetic TranscriptionGenomicsHistologicHumanInstitutesKnowledgeLaboratoriesLesionMessenger RNAMethodsModelingMusMyocardial InfarctionPatientsPrecision therapeuticsProtein IsoformsRoleSample SizeSamplingSignal TransductionSpecificitySystemTherapeuticTissuesTranscriptTranslationsUntranslated RNAUp-RegulationVariantbasebiobankcardiovascular disorder riskcase controlclinical translationcostdifferential expressionfollow-upfunctional genomicsgenetic associationgenome wide association studygenomic datahuman modelin vivoin vivo Modelinduced pluripotent stem cellinnovationnovelsingle-cell RNA sequencingtherapeutic targettranscriptome sequencing
项目摘要
This proposal addresses knowledge gaps in cell-specific function and disease causation of long non-coding
RNAs (lncRNAs) in human atherosclerosis. Despite prominent examples of functional lncRNAs in cardiovascular
diseases (CVD), their lack of conservation and cell-specificity have limited our understanding of their role in CVD.
These challenges are particularly problematic in human atherosclerosis which is characterized by complex multi-
cellular lesions. Further, recent single cell (sc)RNAseq data including our preliminary studies suggest that,
relative to mRNAs, lncRNA expression in primary human cells may be restricted to key cell subpopulations. An
overarching hypothesis is that many human lncRNAs modulate atherosclerosis and CVD risk via their
discrete expression and function in specific lesion cell subpopulations. Thus, more precise knowledge of
lncRNA cell-specific relationship to human atherosclerosis is required to drive mechanism-based clinical
translation. Here we address key questions for lncRNAs in human atherosclerosis and CVD risk. First, which
lncRNAs are expressed in human lesions and associate with clinical CVD? Second, for lncRNAs expressed in
human lesions, in which specific lesion cell subpopulation are they functional? In Aim 1, we will address the first
issue by analyzing differential expression of lncRNAs through deep RNAseq of a large nested case-control
(n=260 with “symptomatic/unstable” and n=260 with “asymptomatic/stable” plaques) study of carotid
atherosclerosis from the Munich Vascular Biobank (MVB). We will also determine whether lncRNAs demonstrate
differential allele specific expression (ASE) between symptomatic/unstable vs. asymptomatic/stable plaques and
if cis-eQTL variants for lncRNAs with differential ASE are associated with coronary heart disease (CHD) in large
public genetic datasets. Prioritized lncRNAs will undergo cell-specific functional genomic follow-up in human
vascular cells including our human induced pluripotent stem cell (hIPSC) vascular models. In Aim 2, we propose
to use a novel deconvolution algorithm and integration of large-scale bulk RNAseq data from Aim 1 with selective
single cell (sc)RNAseq of fresh lesions (n=60) to identify subpopulations and their lncRNAs that associate with
symptomatic/unstable plaques and have causal genetic relationships to CHD. ScRNAseq of the fresh carotid
lesions will be used to cluster cells and identify lesion subpopulations. Result from this analysis will permit
computational deconvolution of the cell subpopulation composition of all MVB bulk RNAseq lesions (n=520) and
assignment of subpopulation-specific lncRNA expression and relationship to symptomatic/unstable plaques.
Subpopulation-specific lncRNA cis-eQTLs also will be identified and used to determine their causal relationship
to CHD in genetic datasets. These findings, coupled to subpopulation-specific functional studies, will define
subpopulation-specific lncRNA functions in human atherosclerosis. Our proposal leverages unique genomic
data, innovative computational methods and functional genomics, and interdisciplinary expertise to direct in vivo
translation and precision therapeutic targeting of cell-specific vascular lncRNA functions in atherosclerotic CVD.
该提案解决了长非编码的细胞特异性功能和疾病原因方面的知识差距
人类动脉粥样硬化中的 RNA (lncRNA) 尽管在心血管中存在功能性 lncRNA 的突出例子。
疾病(CVD),其缺乏保守性和细胞特异性限制了我们对其在 CVD 中的作用的理解。
这些挑战在人类动脉粥样硬化中尤其成问题,其特点是复杂的多因素
此外,最近的单细胞 (sc)RNAseq 数据(包括我们的初步研究)表明,
相对于 mRNA,lncRNA 在原代人类细胞中的表达可能仅限于关键细胞亚群。
总体假设是许多人类 lncRNA 通过其调节动脉粥样硬化和 CVD 风险
因此,可以更精确地了解特定病变细胞亚群的离散表达和功能。
需要lncRNA细胞与人类动脉粥样硬化的特异性关系来驱动基于机制的临床
首先,我们解决了 lncRNA 在人类动脉粥样硬化和 CVD 风险中的关键问题。
lncRNA 在人类病变中表达并与临床 CVD 相关
人类病变,它们在哪些特定病变细胞亚群中发挥作用?在目标 1 中,我们将解决第一个问题
通过大型嵌套病例对照的深度 RNAseq 分析 lncRNA 的差异表达来解决问题
(n=260 为“有症状/不稳定”斑块,n=260 为“无症状/稳定”斑块)颈动脉研究
我们还将确定 lncRNA 是否证明了来自慕尼黑血管生物库 (MVB) 的动脉粥样硬化。
有症状/不稳定斑块与无症状/稳定斑块之间的差异等位基因特异性表达 (ASE)
具有差异 ASE 的 lncRNA 的顺式 eQTL 变异是否与大范围冠心病 (CHD) 相关
优先的lncRNA将在人类中进行细胞特异性功能基因组随访。
血管细胞,包括我们的人类诱导多能干细胞 (hIPSC) 血管模型,在目标 2 中,我们提出。
使用一种新颖的反卷积算法,并选择性地整合来自 Aim 1 的大规模批量 RNAseq 数据
新鲜病变 (n=60) 的单细胞 (sc)RNAseq 来识别与以下疾病相关的亚群及其 lncRNA
有症状/不稳定斑块,与新鲜颈动脉的 ScRNAseq 具有因果遗传关系。
病变将用于对细胞进行聚类并识别病变亚群。该分析的结果将允许。
对所有 MVB 批量 RNAseq 病变 (n=520) 的细胞亚群组成进行计算解卷积
亚群特异性 lncRNA 表达的分配以及与症状/不稳定斑块的关系。
亚群特异性 lncRNA cis-eQTL 也将被识别并用于确定它们的因果关系
这些发现与亚群特异性功能研究相结合,将定义 CHD 的遗传数据。
我们的建议利用了独特的基因组,研究了亚群特异性 lncRNA 在人类动脉粥样硬化中的功能。
数据、创新计算方法和功能基因组学以及指导体内的跨学科专业知识
动脉粥样硬化 CVD 中细胞特异性血管 lncRNA 功能的翻译和精准治疗靶向。
项目成果
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