HT
Hagen Tilgner
Author with expertise in Regulation of RNA Processing and Function
Achievements
Open Access Advocate
Cited Author
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
6
(100% Open Access)
Cited by:
10
h-index:
7
/
i10-index:
6
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
1

The BRAIN Initiative Cell Census Network Data Ecosystem: A User’s Guide

Michael Hawrylycz et al.Oct 30, 2022
+99
C
H
M
Abstract Characterizing cellular diversity at different levels of biological organization across data modalities is a prerequisite to understanding the function of cell types in the brain. Classification of neurons is also required to manipulate cell types in controlled ways, and to understand their variation and vulnerability in brain disorders. The BRAIN Initiative Cell Census Network (BICCN) is an integrated network of data generating centers, data archives and data standards developers, with the goal of systematic multimodal brain cell type profiling and characterization. Emphasis of the BICCN is on the whole mouse brain and demonstration of prototypes for human and non-human primate (NHP) brains. Here, we provide a guide to the cellular and spatial approaches employed, and to accessing and using the BICCN data and its extensive resources, including the BRAIN Cell Data Center (BCDC) which serves to manage and integrate data across the ecosystem. We illustrate the power of the BICCN data ecosystem through vignettes highlighting several BICCN analysis and visualization tools. Finally, we present emerging standards that have been developed or adopted by the BICCN toward FAIR (Wilkinson et al. 2016a) neuroscience. The combined BICCN ecosystem provides a comprehensive resource for the exploration and analysis of cell types in the brain.
1
Citation7
0
Save
0

Predicting cell-type-specific exon inclusion in the human brain reveals more complex splicing mechanisms in neurons than glia

Lieke Michielsen et al.Mar 18, 2024
+4
A
J
L
Abstract Alternative splicing contributes to molecular diversity across brain cell types. RNA-binding proteins (RBPs) regulate splicing, but the genome-wide mechanisms remain poorly understood. Here, we used RBP binding sites and/or the genomic sequence to predict exon inclusion in neurons and glia as measured by long-read single-cell data in human hippocampus and frontal cortex. We found that alternative splicing is harder to predict in neurons compared to glia in both brain regions. Comparing neurons and glia, the position of RBP binding sites in alternatively spliced exons in neurons differ more from non-variable exons indicating distinct splicing mechanisms. Model interpretation pinpointed RBPs, including QKI, potentially regulating alternative splicing between neurons and glia. Finally, using our models, we accurately predict and prioritize the effect of splicing QTLs. Taken together, our models provide new insights into the mechanisms regulating cell-type-specific alternative splicing and can accurately predict the effect of genetic variants on splicing.
0
Citation2
0
Save
0

ScISOr-ATAC reveals convergent and divergent splicing and chromatin specificities between matched cell types across cortical regions, evolution, and in Alzheimer’s Disease

Wen Hu et al.Feb 28, 2024
+18
J
Y
W
Abstract Multimodal measurements have become widespread in genomics, however measuring open chromatin accessibility and splicing simultaneously in frozen brain tissues remains unconquered. Hence, we devised Single-Cell-ISOform-RNA sequencing coupled with the Assay-for-Transposase-Accessible-Chromatin (ScISOr-ATAC). We utilized ScISOr-ATAC to assess whether chromatin and splicing alterations in the brain convergently affect the same cell types or divergently different ones. We applied ScISOr-ATAC to three major conditions: comparing (i) the Rhesus macaque ( Macaca mulatta ) prefrontal cortex (PFC) and visual cortex (VIS), (ii) cross species divergence of Rhesus macaque versus human PFC, as well as (iii) dysregulation in Alzheimer’s disease in human PFC. We found that among cortical-layer biased excitatory neuron subtypes, splicing is highly brain-region specific for L3-5/L6 IT_ RORB neurons, moderately specific in L2-3 IT_ CUX2.RORB neurons and unspecific in L2-3 IT_ CUX2 neurons. In contrast, at the chromatin level, L2-3 IT_ CUX2.RORB neurons show the highest brain-region specificity compared to other subtypes. Likewise, when comparing human and macaque PFC, strong evolutionary divergence on one molecular modality does not necessarily imply strong such divergence on another molecular level in the same cell type. Finally, in Alzheimer’s disease, oligodendrocytes show convergently high dysregulation in both chromatin and splicing. However, chromatin and splicing dysregulation most strongly affect distinct oligodendrocyte subtypes. Overall, these results indicate that chromatin and splicing can show convergent or divergent results depending on the performed comparison, justifying the need for their concurrent measurement to investigate complex systems. Taken together, ScISOr-ATAC allows for the characterization of single-cell splicing and chromatin patterns and the comparison of sample groups in frozen brain samples.
0
Citation1
0
Save
69

Single-cell long-read mRNA isoform regulation is pervasive across mammalian brain regions, cell types, and development

Anoushka Joglekar et al.Apr 4, 2023
+11
D
B
A
RNA isoforms influence cell identity and function. Until recently, technological limitations prevented a genome-wide appraisal of isoform influence on cell identity in various parts of the brain. Using enhanced long-read single-cell isoform sequencing, we comprehensively analyze RNA isoforms in multiple mouse brain regions, cell subtypes, and developmental timepoints from postnatal day 14 (P14) to adult (P56). For 75% of genes, full-length isoform expression varies along one or more axes of phenotypic origin, underscoring the pervasiveness of isoform regulation across multiple scales. As expected, splicing varies strongly between cell types. However, certain gene classes including neurotransmitter release and reuptake as well as synapse turnover, harbor significant variability in the same cell type across anatomical regions, suggesting differences in network activity may influence cell-type identity. Glial brain-region specificity in isoform expression includes strong poly(A)-site regulation, whereas neurons have stronger TSS regulation. Furthermore, developmental patterns of cell-type specific splicing are especially pronounced in the murine adolescent transition from P21 to P28. The same cell type traced across development shows more isoform variability than across adult anatomical regions, indicating a coordinated modulation of functional programs dictating neural development. As most cell-type specific exons in P56 mouse hippocampus behave similarly in newly generated data from human hippocampi, these principles may be extrapolated to human brain. However, human brains have evolved additional cell-type specificity in splicing, suggesting gain-of-function isoforms. Taken together, we present a detailed single-cell atlas of full-length brain isoform regulation across development and anatomical regions, providing a previously unappreciated degree of isoform variability across multiple scales of the brain.
0

Pronounced early differentiation underlies zebra finch gonadal germ cell development.

Matthew Biegler et al.Dec 30, 2023
+14
A
W
M
The diversity of germ cell developmental strategies has been well documented across many vertebrate clades. However, much of our understanding of avian primordial germ cell (PGC) specification and differentiation has derived from only one species, the chicken (Gallus gallus). Of the three major classes of birds, chickens belong to Galloanserae, representing less than 4% of species, while nearly 95% of extant bird species belong to Neoaves. This represents a significant gap in our knowledge of germ cell development across avian species, hampering efforts to adapt genome editing and reproductive technologies developed in chicken to other birds. We therefore applied single-cell RNA sequencing to investigate inter-species differences in germ cell development between chicken and zebra finch (Taeniopygia castanotis), a Neoaves songbird species and a common model of vocal learning. Analysis of early embryonic male and female gonads revealed the presence of two distinct early germ cell types in zebra finch and only one in chicken. Both germ cell types expressed zebra finch Germline Restricted Chromosome (GRC) genes, present only in songbirds among birds. One of the zebra finch germ cell types expressed the canonical PGC markers, as did chicken, but with expression differences in several signaling pathways and biological processes. The second zebra finch germ cell cluster was marked by proliferation and fate determination markers, indicating beginning of differentiation. Notably, these two zebra finch germ cell populations were present in both male and female zebra finch gonads as early as HH25. Using additional chicken developmental stages, similar germ cell heterogeneity was identified in the more developed gonads of females, but not males. Overall, our study demonstrates a substantial heterochrony in zebra finch germ cell development compared to chicken, indicating a richer diversity of avian germ cell developmental strategies than previously known.
1

Induction of an immortalized songbird cell line allows for gene characterization and knockout by CRISPR-Cas9

Matthew Biegler et al.May 27, 2021
+4
B
H
M
ABSTRACT The zebra finch is a powerful model for several biological fields, particularly neuroscience and vocal communication. However, this species lacks a robust cell line for molecular biology research and reagent optimization. Here we describe a cell line, CFS414, generated from zebra finch embryonic fibroblasts using the SV40 large and small T antigens. This cell line demonstrates an improvement over previous songbird cell lines through continuous and density-independent growth, allowing for indefinite culture and monoclonal line derivation. Cytogenetic, genomic, and transcriptomic profiling established the provenance of this cell line and identified the expression of genes relevant to ongoing songbird research. Using this cell line, we demonstrated a stress-dependent localization response of the zebra finch song nuclei specialized gene, SAP30L, and disrupted endogenous gene sequences using S . aureus Cas9. The utility of this cell line enhances the molecular potential of the zebra finch and validates cell immortalization strategies in a songbird species.