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.

总体总结   BRAIN 倡议细胞普查网络呼吁采用大规模、全面的方法来定义  哺乳动物大脑在细胞水平上的组成，并使用整合多模式的整体策略  通用协调框架 (CCF) 内的信息（形态、连通性、分子等）  使社区能够分发、验证、集成和使用图集。  BICCN 的挑战是  巨大且仍然是一个需要新发现、方法不断创新的科学问题，  技术和分析流程。 鉴于小鼠大脑和大脑具有无与伦比的细胞多样性  由于需要一个明智的细胞分类方案，我们在这里提出了一个雄心勃勃的项目，该项目解决了  需要规模（覆盖数百万个细胞）和每个细胞分析的深度，并且进一步整合  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，  我们将应用革命性的新液滴 scRNA 测序技术和下一代计算技术  大规模编译全脑细胞转录组图谱的方法和数据处理流程  （在大脑范围内收集了数百万个单细胞和细胞核）。 这项努力将产生前所未有的库存  CCF 内小鼠大脑的细胞类型组成和分布。 其次，我们将生成一个前脑  神经元图谱将整合解剖学定义的详细分子信息（至饱和）  具有高分辨率形态和连接信息的种群，以提供一个深入的图片  哺乳动物大脑的核心部分。 我们还将生成高度特异性的驱动线，用于精确标记细胞  类型并启用自适应方法来改进细胞采样以实现完整性。 最后，认识到  需要技术创新来使工作变得困难，因为它需要规模和规模  精度，我们将投入重点精力开发新的集成技术平台，结合多种  以前所未有的规模将神经元连接性与转录组和细胞分布联系起来的方法。  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；以及我们的管理核心将协调和监督整个中心的活动。 我们的  其努力的规模和覆盖范围是前所未有的，并且它依赖于一个由研究人员组成的团队  技术和神经生物学创新的学术记录，在允许的环境中工作  为生产工作流程实施大规模管道。  这将保证渐进的进化和  方法、实验设计和分析的创新，以应对未来的挑战并成功生成  小鼠大脑的综合分子和解剖图谱。