Epigenome-based Cell Census and Regulatory Element Discovery in the Aging Mouse Brain

衰老小鼠大脑中基于表观基因组的细胞普查和调控元件发现

• 批准号: 10021544
• 负责人: Joseph R Ecker
• 金额: $ 91.25万
• 依托单位: SALK INSTITUTE FOR BIOLOGICAL STUDIES
• 依托单位国家: 美国
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 美国
• 起止时间: 2019-09-30 至 2024-06-30
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://reporter.nih.gov/project-details/10021544
• 关键词: ATAC-seq; Age; Aging; Algorithms; Alzheimer' s Disease; Atlases; BRAIN initiative; Base of the Brain; Biological; Biological Assay; Brain; Brain region; Caloric Restriction; Cell Nucleus; Cells; Censuses; Chromatin; Chronology; Communities; Complement; Complex; Computer Analysis; Consensus; DNA; DNA Methylation; Data; Data Set; Enhancers; Epigenetic Process; Exhibits; Freezing; Gene Expression; Gene Expression Profile; Gene Expression Regulation; Generations; Genes; Genomics; Goals; Guidelines; Heterogeneity; Histologic; Impaired cognition; Individual; Malignant Neoplasms; Measures; Methylation; Modeling; Molecular; Molecular Profiling; Mus; National Institute of Mental Health; National Institute of Neurological Disorders and Stroke; Nerve Degeneration; Neurodegenerative Disorders; Neuroglia; Neurons; Population; Regulator Genes; Regulatory Element; Research; Research Personnel; Resolution; Resources; Site; Specificity; Specimen; Techniques; Time; Tissues; Transcription Alteration; Transcriptional Regulation; United States National Institutes of Health; aged; aging brain; base; brain cell; brain tissue; cell type; computational pipelines; design; epigenome; epigenomics; excitatory neuron; frontal lobe; functional decline; genome-wide; human tissue; inhibitory neuron; methylome; middle age; postnatal; response; single cell analysis; tumor

PROJECT SUMMARY  Brain  cells  exhibit  profound  molecular  and  cellular  changes  during  aging.  Epigenomic  marks  such  as  DNA  methylation are associated  with age  in  multiple human  tissues,  suggesting an  alteration  of  transcriptional  regulation during aging.  However,  age-­associated  epigenomic  signatures  have  not  been determined  with  cell-­ type  specificity  in  the  brain.  Single-­cell  epigenomic  strategies,  such  as  single-­cell  DNA  methylation  and  open  chromatin  profiling  assays,  are  powerful  strategies  for  de  novo  identification  of  cell-­type  specific  epigenome  landscapes in heterogeneous tissues. At the same time, these strategies uniquely allow the identification of cell-­ type specific regulatory elements that control gene expression patterns in complex tissues. The proposed project  will  complement  and  build  upon  current  NIH-­supported  BRAIN  Initiative  efforts  to  produce  an  epigenomic  cell  atlas  of  the  aging  mouse brain  at  the  single-­cell  level.   Single-­cell  DNA  methylome  and  chromatin accessibility  data will be generated to allow identification of cell types and cell-­type specific regulatory elements in the brains  of  middle-­aged  (9  month  old)  and  aged  (18  month  old)  mice,  and  in  brains  of  aged  mice  subject  to  caloric  restriction.  Aging-­associated  epigenomic  signatures  will  be  identified  through  comparison  to  single-­cell  epigenomic data generated from young mice generated by a BICCN U19 Center for Epigenomics of the Mouse  Brain Atlas  (CEMBA).  Through  generation of a  comprehensive epigenome-­based brain  cell  reference atlas  of  the aging mouse brain, the proposed research will provide invaluable resources for the aging-­research field.

项目概要 脑细胞在衰老过程中表现出深刻的分子和细胞变化，例如表观基因组标记。 DNA 甲基化与多个人体组织中的年龄相关，表明转录的改变 然而，与年龄相关的表观基因组特征尚未通过细胞确定。 大脑中的类型特异性。单细胞表观基因组策略，例如单细胞 DNA 甲基化和开放。 染色质分析测定是从头鉴定细胞类型特异性表观基因组的强大策略 同时，这些策略独特地允许识别细胞- 拟议项目中控制复杂组织中基因表达模式的特定调控元件。 将补充并建立在当前 NIH 支持的 BRAIN Initiative 努力的基础上，以生产表观基因组细胞 单细胞水平的衰老小鼠大脑图谱。单细胞 DNA 甲基化和染色质可及性。 将生成数据以识别大脑中的细胞类型和细胞类型特异性调节元件 中年（9 个月大）和老年（18 个月大）小鼠的大脑，以及接受热量的老年小鼠的大脑 通过与单细胞的比较来鉴定与衰老相关的表观基因组特征。 由 BICCN U19 小鼠表观基因组学中心生成的幼年小鼠表观基因组数据 脑图谱 (CEMBA) 通过生成基于表观基因组的综合脑细胞参考图谱。 衰老小鼠大脑，拟议的研究将为衰老研究领域提供宝贵的资源。