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.

总体汇总 BRAIN倡议细胞普查网络要求大规模，全面的方法来定义 组成的哺乳动物大脑在细胞水平上，并使用整体战略，整合多模式 信息（形态学、连通性、分子等） 在共同协调框架内， 使社区能够分发、验证、整合和使用地图集。BICCN的挑战是 巨大的，仍然是一个科学问题，需要新的发现，不断创新的方法， 技术和分析管道。考虑到小鼠大脑无与伦比的细胞多样性和 需要一个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，既解决了 需要对每个小区进行规模（覆盖数百万个小区）和深度分析，并且进一步整合 为了应对这一挑战，我们组建了一个合作小组， 神经科学、基因组学和技术领域的关键知识领导者和创新者。首先， 我们将应用变革性的新液滴scRNA测序技术和下一代计算 大规模编制全脑细胞转录组图谱的方法和数据处理管道 （在全脑范围内收集了数百万个单细胞和细胞核）。这一努力将产生一个前所未有的库存， 第二，我们将产生一个前脑细胞， 神经元图谱将整合解剖学定义的详细分子信息（达到饱和）， 高分辨率的形态和连接性信息，提供一个深入的图片， 哺乳动物大脑的核心部分。我们还将产生高度特异性的驱动线，用于精确标记细胞 类型，并使自适应方法能够细化单元格采样以实现完整性。最后，实现 需要技术创新，使工作变得困难，因为它需要规模和 精密，我们将致力于开发新的集成技术平台，结合联合收割机多种 将神经元连接与转录组和细胞分布以前所未有的规模联系起来的方法。 我们的数据核心将集成，存储和管理多模态数据集，并提供生物信息学和 计算专业知识;我们的管理核心，将协调和监督中心范围内的活动。我们 这项工作的规模和覆盖面是前所未有的，它依赖于一个调查小组， 技术和神经生物学创新的学术记录，在一个允许 为生产工作流程实施大量管道。这将保证渐进式发展， 创新的方法，实验设计和分析，以满足未来的挑战，并成功地产生 一个全面的小鼠大脑分子和解剖图谱。