El Centro de Genómica Aplicada es un centro de genoma en el Instituto de Investigación del Hospital para Niños Enfermos y está afiliado a la Universidad de Toronto . TCAG también opera como un Centro de Innovación en Ciencia y Tecnología de Genome Canada, [1] con énfasis en la secuenciación de próxima generación (NGS) y el apoyo a la bioinformática . La investigación en TCAG se centra en las bases genéticas y genómicas de la variabilidad, la salud y las enfermedades humanas, incluida la investigación sobre la genética del trastorno del espectro autista y la variación estructural del genoma humano . El centro está ubicado en el Centro Peter Gilgan para la Investigación y el Aprendizaje en el centro de Toronto , Canadá.
La necesidad de una instalación centralizada para la investigación del genoma humano en el Hospital SickKids impulsó el establecimiento del Centro de Genómica Aplicada (TCAG) en 1998. [ cita necesaria ] El director fundador y el director asociado fueron los Dres. Lap-Chee Tsui y Stephen W. Scherer , respectivamente. Scherer es ahora el director científico.
La financiación de la Fundación Canadiense para la Innovación (CFI) permitió que TCAG se formara mediante la consolidación de las instalaciones centrales existentes, incluido el Centro de Recursos Genómicos del Consejo de Investigación Médica de Canadá , el núcleo de clones de inserción grande de la Red Canadiense de Enfermedades Genéticas (CGDN), el núcleo de secuenciación de ADN de CGDN y el Laboratorios de síntesis y secuenciación de ADN del Servicio de Biotecnología SickKids . Se añadió un laboratorio de genotipado de microsatélites de todo el genoma en el Instituto de Investigación de Salud de Ottawa , dirigido por Dennis Bulman. Posteriormente, la financiación operativa del panel de Proyectos Especiales de Genómica del CIHR proporcionó personal adicional.
En 2001, se presentó una propuesta titulada "Plataforma central de recursos genómicos" al entonces recién formado Genome Canada. Esto proporcionó apoyo operativo, mejoró las instalaciones existentes y agregó un núcleo de genotipado de ratón en la Universidad de Toronto dirigido por Lucy Osborne. [ cita necesaria ] En 2002, SickKids construyó una nueva instalación de microarrays Affymetrix . Este núcleo ha crecido rápidamente hasta convertirse en el centro de servicios de este tipo más grande de Canadá y se encuentra entre los diez primeros de América del Norte. [2]
En 2004, TCAG entró en una segunda fase de desarrollo impulsada por un proyecto financiado por CFI /Ontario Innovation Trust de 12 millones de dólares titulado "Genómica Integrativa para la Investigación en Salud", [3] que permitió la consolidación del núcleo de genotipado de ratón con las instalaciones de SickKids. Este premio también apoyó el establecimiento de un "Repositorio de Genómica de Población de Ontario" (OPGP) para ser utilizado como control en estudios de enfermedades comunes. Para completar este proyecto de manera eficiente, TCAG se asoció con el grupo de John McLaughlin en el Hospital Mount Sinai (Toronto) .
En mayo de 2004, una solicitud al recientemente anunciado CFI Research Hospital Fund resultó en una adjudicación de $10,9 millones para construir espacio de laboratorio y consolidar todas las operaciones en los pisos 14 y 15 de Toronto Medical Discovery Tower (TMDT) en el MaRS Discovery District. . TCAG fue el primer ocupante de TMDT (en agosto de 2005), seguido rápidamente por otros científicos de SickKids. Las inversiones en infraestructura informática del concurso CFI /Ontario Innovation Trust de 2003 dieron como resultado el establecimiento de nuevas fases del clúster de computación de alto rendimiento (HPF) que actualmente utilizan TCAG y muchos otros usuarios, para permitir el análisis de grandes conjuntos de datos genómicos que surgen de Nuevas tecnologías de microarrays y secuenciación . Otras mejoras a la infraestructura de TCAG fueron respaldadas por una subvención de renovación de $10,7 millones del concurso Leading Edge Fund de CFI, titulado "Genómica Integrativa para la Investigación en Salud – Fase II", otorgada en junio de 2009. [4] Más recientemente, una subvención de CFI titulada "La Center for Applied Genomics: Pediatric Genomes to Outcomes" proporcionó más apoyo a la infraestructura. [5] En octubre de 2013, TCAG se trasladó al Centro Peter Gilgan para la Investigación y el Aprendizaje, un nuevo edificio que alberga el Instituto de Investigación SickKids. [6]
TCAG opera en gran parte con fondos del Centro de Innovación en Ciencia y Tecnología (STIC) de Genome Canada, administrado por el Instituto de Genómica de Ontario.
La investigación actual en TCAG se centra en proyectos a gran escala realizados por personal de las instalaciones, incluido el apoyo a proyectos de Genome Canada, y un enfoque significativo en la genética de los trastornos del espectro autista y la variación estructural del genoma humano . También se realiza trabajo de servicio para más de 600 laboratorios académicos, del sector privado y gubernamentales cada año, provenientes de 30 países diferentes y que abarcan una amplia variedad de disciplinas de investigación. [7]
Las investigaciones anteriores en TCAG se reflejan en numerosas publicaciones científicas revisadas por pares. En 2008, los directores científicos, científicos asociados y el personal de TCAG fueron coautores de 58 manuscritos revisados por pares que dependen de alguna manera (total o parcialmente) de la infraestructura de la plataforma, como se documenta en PubMed . [8] Desde 2002, se han publicado más de 270 artículos de este tipo. [9] El apoyo de otros investigadores de todo el mundo se encuentra en muchas publicaciones similares, con al menos 145 artículos en revistas académicas, capítulos de libros o disertaciones de tesis de posgrado que reconocen el apoyo o el uso de recursos de bases de datos sólo durante 2008. [10]
Los artículos históricos incluyen:
TCAG también fue parte integral de las publicaciones que describen la decodificación del cromosoma 7 humano , [18] el descubrimiento de la variación del número de copias a gran escala en el genoma humano , [19] [20] y el análisis de la primera secuencia diploide del genoma humano (con el Instituto J. Craig Venter ). [21]
Como Centro de Innovación Científica y Tecnológica de Genome Canada, TCAG apoya actualmente numerosos proyectos a gran escala, incluida la investigación sobre los trastornos del espectro autista , la variación estructural del genoma humano , la biología integrativa, la mutagénesis condicional en ratones, las interacciones de las moléculas de señalización, la diabetes tipo I , células madre cancerosas , fibrosis quística , biodiversidad , biología estructural y células madre , de las competencias III del Concurso Genome Canada, Desarrollo de nuevas tecnologías e Investigación genómica aplicada en bioproductos o cultivos (ABC). [22] [23] [24] El centro ahora está trabajando con solicitantes en las competencias Proyecto de investigación aplicada a gran escala [25] y Promoción de la innovación tecnológica a través del descubrimiento [26] .
TCAG también alberga y cura sitios web y bases de datos desarrollados a partir de proyectos apoyados, a saber, la base de datos Chromosome 7 , la base de datos de variantes genómicas , [27] la base de datos de duplicación segmentaria , la base de datos de reordenamiento cromosómico del autismo y otros. [28] Estas bases de datos contienen información disponible públicamente.
TCAG emplea una variedad de tecnologías genómicas para respaldar diferentes tipos de experimentación. Estos están organizados en Instalaciones Centrales separadas, con administradores dedicados.
El equipo de Bioinformática ayuda con el manejo y análisis de datos y desarrolla nuevos algoritmos y métodos analíticos, centrándose en el análisis de datos de secuenciación de alto rendimiento ("próxima generación"). El grupo de Análisis Estadístico proporciona consultas de proyectos y análisis de potencia , análisis estadístico ( genético , microarrays y datos de vías , epidemiología , genética de poblaciones ) y análisis de variación del número de copias , además de desarrollar nuevos métodos estadísticos.
La instalación utiliza secuenciación capilar Sanger convencional en instrumentos Applied Biosystems 3730xl, gobernados por un Sistema de Gestión de Información de Laboratorio (LIMS). Además, se realiza una secuenciación de próxima generación (NGS) utilizando los instrumentos Illumina HiSeq 2500 y HiScan SQ, los instrumentos Life Technologies Ion Proton y Applied Biosystems SOLiD y un instrumento 454 / Roche GS-FLX Titanium. Un componente clave de esta instalación es el uso de soporte bioinformático y informático de alto rendimiento para el análisis NGS.
El componente de síntesis de oligonucleótidos de esta instalación produce oligonucleótidos convencionales, largos (hasta 120 bases ) y modificados , y los purifica mediante desalinización, cartucho o cromatografía líquida de alta resolución ( HPLC ).
La instalación central de microarrays y expresión genética tiene un administrador dedicado y opera tecnologías de Affymetrix , Agilent e Illumina . Además, existe una amplia variedad de paquetes de software analítico disponibles para el análisis de datos in situ.
El Fondo Central de Citogenómica y Recursos Genómicos tiene un único gestor entre estas dos funciones. La citogenómica incluye cariotipo y cariotipo espectral (SKY) (para ratones , humanos y otras especies), mapeo de hibridación fluorescente in situ ( FISH ), mapeo de sitios de inserción transgénicos (mapeo G a FISH) y etiquetado de clones para experimentos FISH . Los componentes de Genome Resources incluyen un repositorio de clones ( ADNc de Mammalian Gene Collection (MGC) ( de ratón y humano), clones genómicos que incluyen cromosomas artificiales bacterianos (BAC) humanos) y proporciona asesoramiento sobre proyectos y asistencia en el diseño ( anotación , consultas de bases de datos , selección de sondas). También proporciona detección de bibliotecas de ADNc y PCR cuantitativa .
El área de Análisis Genético incluye genotipado basado en capilares ( Applied Biosystems TaqMan y SNaPshot, microsatélites ), genotipado personalizado (por ejemplo, análisis heterodúplex ), genotipado de ratón (para análisis de ligamiento genético y de progenie cruzada ) y análisis de metilación (para investigación epigenética ).
El Fondo Central de Biobancos tiene su propio administrador exclusivo. Realiza la inmortalización y el almacenamiento de glóbulos blancos (de la sangre), el cultivo y el almacenamiento de fibroblastos , el cultivo y el almacenamiento de otros tipos de células, incluidas las células no humanas, la preparación de ADN genómico a partir de sangre, saliva , tejidos o células , y la amplificación del genoma completo (WGA). .
TCAG está financiado por varias agencias, incluida la Fundación Canadiense para la Innovación (CFI), Genome Canada a través del Instituto de Genómica de Ontario y el Ministerio de Investigación e Innovación de Ontario . Además, las donaciones filantrópicas son administradas por la Fundación Hospital for Sick Children y proyectos de investigación específicos son financiados por una amplia variedad de agencias y fundaciones benéficas.
El director científico de TCAG es Stephen W. Scherer , científico senior del Instituto de Investigación del Hospital para Niños Enfermos , director del Centro McLaughlin, [29] y profesor de la Universidad de Toronto. [30]
TCAG está gobernado por un comité de gestión científica, que se reúne periódicamente para discutir la planificación estratégica de alto nivel. El comité de gestión científica está formado por:
Bader y Brudno están ubicados en la Universidad de Toronto, y los demás en el Hospital for Sick Children . El comité también incluye tres miembros ex officio : el subdirector, el director de las instalaciones y un representante del Instituto de Genómica de Ontario.
Desde 2006, TCAG ha designado investigadores asociados. Estos asociados consultan sobre sus áreas específicas de especialización y ayudan en la identificación e implementación de nuevas tecnologías. En la actualidad, hay diecinueve investigadores asociados: Dres. Moumita Barua ( U de Toronto ), Jonathan Beauchamp (U de Toronto), Sarah Bowdin (Centro Ted Rogers para la Investigación del Corazón), Jennifer Brooks (U de Toronto), Brendan Frey (U de Toronto), Ann George ( SickKids ), Zhenya Ivakine (SickKids), Pingzhao Hu ( U de Manitoba ), Melanie Mahtani (Prime Genomics), Daniele Merico (Deep Genomics), Esteban Parra ( UTM ), Mary Shago (SickKids), Mark Silverberg ( MSH ), James Stavropoulos (SickKids) , Michael Taylor (SickKids), Mohammad Uddin (Universidad Mohammad Bin Rashid), John Vincent ( CAMH ), Suzi Walker ( Genomics England ) y Marc Woodbury-Smith ( Universidad de Newcastle ).
La supervisión científica de alto nivel del mandato científico y las operaciones del TCAG se proporciona a través de un consejo asesor científico externo (SAB). Los miembros del SAB son:
El Ontario Genomics Institute (OGI) y Genome Canada también cuentan con miembros ex officio .