Instytut Genomiki Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Cruz będzie prowadził Konsorcjum Centrum Koordynacji Danych dla Skalowalnej i Systematycznej Neurobiologii Genów Ryzyka Zaburzeń Psychiatrycznych i Neurorozwojowych (SSPsyGene), nowe duże przedsięwzięcie Narodowego Instytutu Zdrowia Psychicznego (NIMH) mające na celu zbadanie 250 najważniejszych genów powiązanych z szerokim zakresem stanów neuropsychiatrycznych.

Pięcioletni grant od NIMH, który jest oddziałem National Institutes of Health (NIH), stawia zespół kierowany przez UCSC odpowiedzialny za zarządzanie dużymi, złożonymi zbiorami danych, które zostaną utworzone w ramach tego projektu. Centrami generowania danych dla konsorcjum będą: UC Los Angeles; Yale; Rutgers, Northshore University, University of Chicago i Baylor College; oraz Broad Institute i MIT. UCSC poprowadzi również kilka działań informacyjnych związanych z tym projektem.

„Współpracując z ośrodkami generowania danych i NIH, chcemy ujednolicić fenotypowanie stanów neuropsychiatrycznych przy użyciu różnych modeli, począwszy od modeli ludzkich komórek macierzystych, takich jak organoidy mózgowe i neurony, aż po modele organizmów, takich jak danio pręgowany” – powiedział Mohammed. Mostajo Radji, naukowiec z Genomics Institute i współwykonawca projektu. „Musimy nadać priorytet najważniejszym genom leżącym u podstaw schorzeń neurologicznych. Szczególnie interesują nas geny, które biorą udział w wielu stanach neuropsychiatrycznych i w których małe mutacje przekładają się na główne fenotypy”.

Ta dotacja zapewni prawie 7,5 miliona dolarów finansowania w ciągu najbliższych pięciu lat. Głównymi badaczami (PI) Centrum Koordynacji Danych będą David Haussler, dyrektor naukowy w UCSC Genomics Institute oraz Tom Nowakowski, profesor nadzwyczajny na UC San Francisco, przy czym Mostajo-Radji również będzie odgrywać kluczową rolę przywódczą. Współbadaczami będą profesor nadzwyczajny biologii molekularnej, komórkowej i rozwojowej Olena Vaske, profesor nadzwyczajny inżynierii biomolekularnej Benedict Paten oraz pracownik naukowy Instytutu Genomiki Max Haeussler. Kierownikiem programu będzie Catharina Lindley.

„Choroba neurologiczna atakuje naszego ducha jak żadna inna choroba, a tak wiele rodzin musiało radzić sobie z nią przez całe życie” – powiedział Haussler. „Ten ogólnokrajowy projekt to frontalny atak na biologiczne mechanizmy stojące za chorobami neurologicznymi, oparty na ponad dwudziestoletnim postępie genomicznym, w którym UCSC z dumą odegrało rolę. Jesteśmy zaszczyceni, że zostaliśmy wybrani na centrum koordynacyjne ds. To.”

Jednym z pierwszych głównych zadań zespołu z UC Santa Cruz będzie koordynacja wstępnej selekcji 250 najistotniejszych genów dla konsorcjum w celu zbadania z prawie 30 000 genów kodujących protien w ludzkim genomie. Selekcja ta będzie miała miejsce w ciągu pierwszych trzech do sześciu miesięcy trwania projektu i obejmie naukowy ranking i proces klasyfikacji, oparty na wcześniejszych badaniach asocjacyjnych obejmujących cały genom (GWAS) dotyczących schorzeń neurologicznych.

Wezmą również pod uwagę, że niektóre ważne geny mogą nie być reprezentowane w poprzednich badaniach GWAS z powodu braku pobierania próbek w różnych populacjach, co może spowodować, że badacze pominą geny, które są mniej powszechne wśród osób pochodzenia europejskiego.

Po wybraniu wstępnych genów centra generowania danych będą prowadzić badania nad tymi genami przez następne pięć lat. Pomoże to naukowcom zrozumieć, które geny i ich specyficzne mutacje nakładają się na siebie w wielu zaburzeniach i dlatego są ważne do zbadania.

Powstanie wiele typów danych, które badacze z UCSC będą mieli za zadanie skoordynować w spójną historię. Dane te będą obejmować dane genomiczne i fizjologiczne organoidów ludzkiego mózgu, a także szybkie obrazowanie aktywności neuronalnej człowieka i zachowania danio pręgowanego. Wysiłki Instytutu Genomiki w zakresie koordynacji danych będą kładły nacisk na standaryzację i dostępność tych danych.

„To jest następna granica” – powiedział Mostajo-Radji. „Szerokiej społeczności zajmującej się genomiką zajęło kilka lat ogromnych wysiłków, aby ujednolicić genomikę, ale w tym momencie genomika jest tak produktywną dziedziną, ponieważ tak wiele danych jest standardowych – każdy z dowolnego miejsca na świecie może zobaczyć i zrozumieć dane, ponieważ wszyscy mówić tym samym językiem. Nie doszliśmy jeszcze do tego punktu z fenotypowaniem neuronauki, ale już czas”.

Dane będą dostępne dla członków konsorcjum w formie bardzo zbliżonej do tej prezentowanej przez UCSC Genome Browser, która jest jednym z najczęściej używanych repozytoriów danych genomicznych przez naukowców na całym świecie. Będzie hostowany w środowisku biosfery danych, koncepcji modułowego i interoperacyjnego przechowywania danych genomicznych, której pionierem był Paten. Będą również postępować zgodnie z zasadami FAIR, standardami zapewniającymi możliwość wyszukiwania, dostępności, interoperacyjności i ponownego wykorzystania danych.

„My w Genomics Institute mamy historię strukturyzowania i udostępniania danych genomowych naukowcom i opinii publicznej, od samego genomu ludzkiego po Atlas genomu raka i inne duże projekty” – powiedział Haeussler. „Projekt SSPsyGene kontynuuje tę tradycję, a my zapewnimy, że dane będą łatwo i szybko dostępne dla wszystkich członków konsorcjum, a ostatecznie dla ogółu”.

W trakcie trwania projektu naukowcy z UCSC i UCSF będą dążyć do stworzenia środowiska współpracy między członkami konsorcjum i komunikowania się z większymi społecznościami zajmującymi się neuronauką i genomiką. Będą również koordynować szereg projektów kluczowych, które posłużą do testowania interoperacyjności danych i dopracowywania wspólnych standardów danych.

Działania informacyjne związane z tym projektem będą obejmowały opracowanie zajęć na UC Santa Cruz na temat globalnej dyplomacji zdrowia neuronauki, które koncentrują się na tym, jak społeczności naukowców są budowane wokół zajmowania się zaburzeniami neurologicznymi.

Zajęcia, podobnie jak w przypadku całego konsorcjum, skupią się na tym, jak naukowcy mogą skutecznie zadawać ukierunkowane pytanie badawcze w populacji tak zróżnicowanej jak całe Stany Zjednoczone.

Mary Goldman, inżynier ds. projektowania i pomocy w UCSC Genomics Institute, kierowała koordynacją pisania tego grantu, z pomocą Katriny Slater, byłej specjalistki ds. zarządzania grantami UCSC Genomics Institute.