A Comprehensive Center for Mouse Brain Cell Atlas

小鼠脑细胞图谱综合中心

• 批准号: 9415765
• 负责人: Paola Arlotta
• 金额: $ 1413.88万
• 依托单位: COLD SPRING HARBOR LABORATORY
• 依托单位国家: 美国
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 美国
• 起止时间: 2017-09-21 至 2022-06-30
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://reporter.nih.gov/project-details/9415765
• 关键词: Address; Anatomy; Atlases; Axon; BRAIN initiative; Big Data; Bioinformatics; Brain; Budgets; Catalogs; Cell Count; Cell Nucleus; Cells; Censuses; Cerebral cortex; Chromosome Mapping; Classification Scheme; Communities; Computer Analysis; Computing Methodologies; Corpus striatum structure; Data; Data Collection; Data Set; Data Storage and Retrieval; Drops; Environment; Equipment and supply inventories; Evolution; Experimental Designs; Funding; Future; Gene Expression; Genomics; Goals; High-Throughput Nucleotide Sequencing; In Situ; In Situ Hybridization; Knowledge; Label; Lead; Link; Maps; Messenger RNA; Methods; Modality; Molecular; Molecular Profiling; Morphology; Mus; Neurobiology; Neurons; Neurosciences; Pattern; Population; Production; Prosencephalon; Records; Reporter; Research; Research Personnel; Resolution; Sampling; Surveys; Technology; Thalamic structure; Time; Validation; Viral; Work; anatomic imaging; base; brain cell; cell type; combinatorial; computerized data processing; cost; cost effective; experimental study; genetic signature; improved; innovation; invention; meetings; multimodality; next generation; novel; single cell sequencing; tool; trait; transcriptome; transcriptomics

OVERALL SUMMARY   The  BRAIN  initiative  cell  census  network  calls  for  large-­scale,  comprehensive  approaches  to  define  the  composition of the mammalian brain at the cellular level and using an overall strategy that integrates multimodal  information  (morphology,  connectivity,  molecules  etc..)  within  a  Common  Coordinated  Framework  (CCF)  to  enable  distribution,  validation,  integration  and  use  of  the  atlas  by  the  community.  The  BICCN  challenge  is  enormous and remains a scientific problem requiring new discovery, continuous innovation in methods,  technologies and pipeline of analysis. Given the unparalleled cellular diversity of the mouse brain and the  need for an informed cell classification scheme, we propose here an ambitious project that addresses both the  need  for  scale  (coverage  of  millions  of  cells)  and  depth  of  analysis  of  each  cell  and,  further,  that  integrates  molecular and anatomical information. To address this challenge, we have assembled a collaborative group of  key knowledge leaders and innovators across various fields of neuroscience, genomics, and technology. First,  we  will  apply  transformative  new  droplet  scRNA  sequencing  technologies  and  next-­generation  computational  methods and data processing pipelines to compile a whole brain cell transcriptome atlas on a massive scale  (millions of single cells and nuclei collected brainwide). This effort will generate an unprecedented inventory of  cell type composition and distribution for the mouse brain within the CCF. Second, we will generate a forebrain  neuronal  atlas  that  will  integrate  detailed  molecular  information  (to  saturation)  of  anatomically  defined  populations with high-­resolution morphological and connectivity information to provide an in-­depth picture of a  core portion of the mammalian brain. We will also generate highly specific driver lines for precise marking of cell  types and to enable adaptive methods that refine cell sampling to achieve completeness. Finally, realizing the  need  for  innovation  in  technology  to  enable  work  that  is  made  difficult  because  it  requires  both  scale  and  precision,  we  will  devote  key  effort  to  develop  new  integrated  technological  platforms  that  combine  multiple  methods to relate neuronal connectivity with transcriptomes and cellular distribution at an unprecedented scale.  Our  Data  Core  will  integrate,  store,  and  manage  multi-­modal  datasets  and  provide  bioinformatics  and  computational expertise;; and our Administrative Core, will coordinate and oversee Center-­wide activities. Our  effort  is  unprecedented  for  scale  and  coverage,  and  it  relies  on  a  team  of  investigators  with  demonstrated  academic track records of innovation in technology and neurobiology, working in an environment that allows for  implementation  of  massive  pipelines  for  production  workflow.  This  will  guarantee  progressive  evolution  and  innovation of methods, experimental design and analysis to meet future challenges and succeed at generating  a comprehensive molecular and anatomical atlas of the mouse brain.

总结 大脑倡议细胞人口普查网络要求采用大规模，全面的方法来定义 哺乳动物大脑在细胞水平上的组成，并使用整体策略进行多模式的整体策略 在公共协调框架（CCF）中的信息（形态，连通性，分子等） 启用社区对地图集的分配，验证，集成和使用。 BICCN挑战是 巨大的，仍然是一个科学问题，需要新的发现，方法连续创新， 技术和分析管道。考虑到小鼠脑的无与伦比的细胞多样性和 需要了解知情的细胞分类方案，我们在这里提出了一个雄心勃勃的项目，该项目均针对 需要规模（覆盖数百万个单元）和每个单元的分析深度，然后再整合 分子和解剖信息。为了应对这一挑战，我们组建了一个协作小组 神经科学，基因组学和技术各个领域的关键知识领导者和创新者。第一的， 我们将应用变换性新液滴SCRNA测序技术和下一代计算 方法和数据处理管道以大规模编译整个脑细胞转录组图集 （数百万个单细胞和核心的核心）。这项工作将产生前所未有的库存 CCF内小鼠脑的细胞类型组成和分布。其次，我们将产生一个前脑 神经元地图集将整合解剖上定义的详细分子信息（满意） 具有高分辨率形态和连通性信息的人群，可提供深入的图片 哺乳动物大脑的核心部分。我们还将生成高度特定的驱动线，以精确标记单元 类型并启用适应性方法，可以完善细胞采样以实现完整性。最后，意识到 需要技术创新以实现困难的工作，因为它需要规模和规模 精确，我们将致力于开发新的集成技术平台，以结合多个 与转录组和细胞分布相关的神经元连通性的方法，以前所未有的量表。 我们的数据核心将集成，存储和管理多模式数据集，并提供生物信息学和 计算专业知识；我们的行政核心将协调和监督中心范围的活动。我们的 对规模和覆盖的努力是前所未有的，它依赖于一个调查员团队 技术和神经生物学创新的学术记录记录，在一个允许的环境中工作 用于生产工作流程的大量管道实施。这将保证渐进发展和 方法的创新，实验设计和分析以应对未来的挑战并成功产生 小鼠脑的综合分子和解剖图。