Scalable tool and comprehensive maps to interpret structural variation across the neuropsychiatric spectrum

可扩展的工具和综合图谱可解释整个神经精神谱系的结构变化

基本信息

  • 批准号:
    10737203
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 74.44万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-08-10 至 2028-04-30
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

ABSTRACT Structural variants (SVs), defined as rearrangements of ≥50 DNA nucleotides, are a major source of genetic diversity among humans and an important component of the architecture of neuropsychiatric disorders (NPDs). Despite their etiological significance, remarkably little is known about the consequences of SV formation across the genome as there is a dearth of accurate measures to assess the genome-wide impact of gains or losses of DNA (‘dosage sensitivity’). In contrast, robust models of mutation intolerance in genes have been derived from single nucleotide variants (SNVs), which occur at ~200-fold higher frequency in the genome than SVs. These metrics of negative selection against loss-of-function mutations within genes (e.g., LOEUF from the genome aggregation database [gnomAD]) have been critical to gene and locus discovery across NPDs and Mendelian disorders. By contrast, the absence of equivalent measures for SVs has hindered discovery. This renewal seeks to build on the foundational tools, maps of genomic variation, and association studies across NPDs completed during the initial funding period to now define the landscape of SVs across diverse global populations and determine their relative contribution to the individual and cross-disorder NPD risk. To accomplish these goals, we will leverage the coalescence of massive-scale biobank and NPD study initiatives led by members of our research team with the development of new tools and resources that can scale to millions of individuals. We will first aggregate and harmonize SV callsets generated using our GATK-SV and GATK-gCNV tools across >2.6 million samples with genome and exome sequencing data to create expansive SV maps across diverse populations. We will then apply new statistical approaches to predict SV mutation rates and develop models of genome-wide dosage sensitivity (Aim 1). These new SV variant classes and dosage sensitivity metrics will be integrated into family-based and case-control association studies of NPDs across 387,675 cases from ongoing cohort collections (Aim 2). Notably, these datasets will include significant initiatives led by members of our team to investigate the dimensions of NPDs across diverse populations that are currently under-represented in NPD studies. Finally, we will use innovative new approaches to investigate the influence of SVs that have been cryptic to discovery from existing technologies but are now accessible to long-read sequencing and we will apply new analysis methods to explore their potential influence on NPDs (Aim 3). Overall, each aim addresses a current void in neuropsychiatric genomics and success in any one area would represent an important advance for the field. We have assembled an outstanding team of experts across all domains of computational and statistical genomics, as well as the phenotypic dimensions of neuropsychiatric conditions, and at its conclusion this proposal will yield novel tools and resources at an unprecedented scale to define an important component of the currently unexplained genetic architecture of NPDs.
抽象的 结构变体(SVS)定义为≥50个DNA核动脉的重排,是通用的主要来源 人类之间的多样性以及神经精神疾病(NPDS)结构的重要组成部分。 尽管具有病因的意义,但对SV形成的后果知之甚少 基因组由于有准确措施的死亡,以评估跨基因组收益的影响或损失的损失 DNA(“剂量灵敏度”)。相比之下,基因中突变肠的强大模型是从中得出的 单核苷酸变体(SNV),基因组的频率比SV高约200倍。这些 基因内基因组内的负功能丧失突变的负选择的指标(例如,基因组的LOEUF 汇总数据库[GNOMAD])对于跨NPD和Mendelian的基因发现至关重要 疾病。相比之下,缺乏SVS的等效度量阻碍了发现。这种更新寻求 建立基于基础工具,基因组变异的地图以及完成的NPD的关联研究 在现在的最初资助期间,定义了潜水员全球人口的SV景观, 确定它们对个人和跨disorder NPD风险的相对贡献。为了实现这些目标, 我们将利用由我们的成员领导的大规模生物库和NPD研究计划的合并 研究团队开发了可以扩展到数百万个人的新工具和资源。我们将 首先使用我们的GATK-SV和GATK-GCNV工具生成> 2.6的汇总和协调SV呼叫 具有基因组和外显子组测序数据的百万样品,以创建潜水员的额外SV地图 人群。然后,我们将采用新的统计方法来预测SV突变率并开发 全基因组剂量敏感性(AIM 1)。这些新的SV变体类和剂量敏感性指标将是 在387,6​​75例中,整合到基于家庭的和病例对照的关联研究中 队列收集(AIM 2)。值得注意的是,这些数据集将包括由我们团队成员领导的重要计划 研究当前在NPD中代表性不足的潜水员人群中NPD的尺寸 研究。最后,我们将使用创新的新方法来调查已加密的SV的影响 从现有技术中发现,但现在可以进行长阅读测序,我们将应用新的 分析方法探索其对NPD的潜在影响(AIM 3)。总体而言,每个目标都解决了当前 神经精神病学基因组学和任何一个领域的成功将代表着重要的进步 场地。我们已经组建了一个在计算和统计领域的所有领域的杰出专家团队 基因组学以及神经精神疾病的表型维度,并在此结论 建议将以空前的规模产生新颖的工具和资源,以定义 目前无法解释的NPD遗传结构。

项目成果

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