Lingzhao Fang

Projekttitel

Decipher Complex Phenotypes via Cross-species Analysis of the Regulatory Genome

Hvad handler dit projekt om?

Inden for genetik har vi i øjeblikket en dårlig forståelse af, hvordan genetisk variation påvirker genekspression og i sidste ende komplekse fænotyper inden for og på tværs af arter. Denne mangel på viden forhindrer os i at realisere potentialet i genomiske teknologier inden for præcisionslandbrug (hos husdyr) og personlig medicin (hos mennesker). Mit projekt vil udvikle DNA-sprogmodeller til at identificere genetiske varianter, der regulerer genekspression på tværs af tre husdyr (kvæg, svin og kyllinger), mus og mennesker. Jeg vil derefter undersøge, hvordan mønstre af genregulering deles og udvikles på tværs af arter, og hvordan de former det genetiske landskab af komplekse træk hos både husdyr og mennesker.

Hvordan opstod din interesse for dit forskningsfelt?

Siden gymnasiet har jeg været interesseret i genetik og biologi, og to af mine yndlingsbøger var dengang 'On the Origin of Species' og 'The Selfish Gene'. Under min ph.d. begyndte jeg at bruge konventionelle statistiske metoder til at undersøge, hvordan DNA-variation er forbundet med komplekse træk hos husdyr. Jeg startede Farm animal Genotype-Tissue Expression (FarmGTEx)-projektet for 7 år siden for at generere store omics-data hos husdyr. For nylig er den hurtige udvikling af store sprogmodeller begyndt at transformere vores forståelse af genetik og biologi. Jeg mener, at det er et godt tidspunkt at træne store sprogmodeller på storskala funktionelle genomiske data, for at forstå den regulatoriske grammatik af DNA-sekvenser på tværs af forskellige celler og væv mellem husdyr og mennesker. Den viden og indsigt, der tilegnes, kan derefter bruges til at forbedre præcisionslandbrug og human biomedicin.

Hvad er de forskningsmæssige udfordringer og perspektiver ved dit projekt?

Forståelse af genetiske og molekylære mekanismer bag komplekse træk er afgørende for udviklingen af ​​præcisionslandbrug og medicin. Selvom konventionelle genomdækkende associationsstudier (GWAS) har opdaget adskillige trækassocierede loci hos både husdyr og mennesker, er de underliggende mekanismer bag komplekse træk stort set ukendte på grund af mange ikke-kodende varianter og den omfattende koblingsligevægt mellem nærliggende varianter og sjældne varianter. For at imødegå disse udfordringer og fremme dobbeltformålsforskning inden for landbrug og human biomedicin ved hjælp af husdyr, vil jeg integrere store sprogmodeller (LLM), evolutionsgenomik og GWAS for at dechifrere reguleringsmekanismer for komplekse træk. I fremtiden, med mere funktionelle multi-omics-data tilgængelige på tværs af arter, er det vigtigt at træne mere avanceret multimodal LLM til systematisk at kvantificere de evolutionære begrænsninger i det regulatoriske genom.

Hvilke perspektiver vurderer du selv, at din forskning på sigt kan have for det omgivende samfund?

De beregningsmetoder og prioriterede regulatoriske varianter, der leveres af dette projekt, vil i væsentlig grad forbedre vores forståelse af genetiske og molekylære kontroller af komplekse egenskaber. Den systematiske sammenligning af menneskelige og husdyrs genomer på et funktionelt niveau i dette projekt, vil fremme dobbeltformålsforskning inden for landbrug og human biomedicin ved hjælp af husdyr. Det vil blive en grundlæggende ressource for både husdyrforbedring og sammenlignende studier af menneskers sundhed. På lang sigt vil det bane vejen for innovative anvendelser inden for både landbrugs- og biomedicinske områder, fremme bæredygtigt landbrug og forbedre vores forståelse af menneskelige sygdomme gennem udvikling af bedre dyremodeller til at studere menneskelige sygdomme og teste lægemiddelsikkerhed.

Hvad vil det betyde for din forskerkarriere, at du indgår i Sapere Aude-programmet?

Jeg er meget taknemmelig for at modtage denne prestigefyldte Sapere Aude: DFF-Forskningsleder-bevilling. Jeg har en klar intention om at blive forskningsleder inden for beregningsbiologi. Dette projekt vil give mig mulighed for at udvikle en verdensførende forskningsgruppe på dette område ved Center for Kvantitativ Genetik og Genomforskning (QGG), Aarhus Universitet, Danmark. Derudover vil dette projekt give mig mulighed for yderligere at styrke og udvikle mine eksisterende internationale samarbejdsnetværk, der er blevet etableret i FarmGTEx-projektet. Jeg tror, ​​at dette projekt vil sætte mig, min gruppe og QGG i spidsen for metodeudvikling og anvendelse af AI-baseret beregningsbiologi inden for life science.

Lidt om mennesket bag forskeren

Jeg voksede op i Kina, før jeg flyttede til Danmark for at tage min ph.d. i bioinformatik og statistisk genetik på Aarhus Universitet i 2014. Derefter tog jeg til Maryland, USA, for at tage min postdoc-uddannelse i funktionel genomik og bioinformatik på USDA og University of Maryland. Fra begyndelsen af ​​2019 til 2022 var jeg på Marie Skłodowska-Curie-aktioner COFUND Train@ed-stipendiat inden for både husdyr- og humangenetik på University of Edinburgh, Storbritannien. Jeg var meget glad for at flytte tilbage til Aarhus, Danmark, i 2022 for at arbejde med integrativ genomik og genetik. Udover naturvidenskab kan jeg lide at vandre, svømme, cykle, læse historiebøger og lave mad.