Webbasierte Genexpressionsanalysen – auf dem Weg zur molekularen Entschlüsselung gesunder und erkrankter Augengewebe
Tóm tắt
Die Entschlüsselung des Transkriptoms hat in den letzten Jahren unser Verständnis zahlreicher Erkrankungen verbessert. Öffentlich zugängliche Datenbanken, wie z. B. die Gene Expression Omnibus-Datenbank des National Center for Biotechnology Information, sammeln Transkriptomrohdaten aus einer Vielfalt von Proben, ohne jedoch dem bioinformatischen Laien einen intuitiven Zugang zu den Daten zu gewähren. Daher wurden in den vergangenen Jahren spezielle Transkriptomdatenbanken programmiert, die eine benutzerfreundliche Web-basierte Datenanalyse ermöglichen und damit niederschwellig molekulare Einblicke in okuläre Gewebe ermöglichen. Ziel dieser Arbeit ist es, einen Überblick über die aktuell verfügbaren okulären Transkriptomdatenbanken zu geben und diese mit dem in Freiburg neu etablierten Human Eye Transcriptome Atlas zu vergleichen. Literatursuche in PubMed. Neun okuläre Transkriptomdatenbanken mit unterschiedlichem Anwendungsschwerpunkt wurden identifiziert. Die Plattformen iSyTE und Express spezialisieren sich auf die Genexpression während der Linsen- und Netzhautentwicklung der Maus, wohingegen retina.tigem.it, Eye in a Disk und Spectacle ihren Fokus auf einzelne okuläre Gewebe wie die Netzhaut legen. Spectacle, UCSC Cell Browser und Single Cell Portal erlauben die intuitive Exploration von Einzelzell-RNA-Sequenzierungsdaten von Netzhaut‑, Aderhaut‑, Kornea‑, Iris‑, Trabekelmaschenwerk- und Skleragewebe. Die Microarray-Profile verschiedener gesunder okulärer Gewebe werden in der Ocular Tissue Database bereitgestellt. Der Human Eye Transcriptome Atlas erfasst derzeit die größte Vielfalt an Augengeweben und Erkrankungen des Auges. Er zeichnet sich durch einen hohen Qualitätsstandard aus, der durch methodische Homogenität erreicht wird. Okuläre Transkriptomdatenbanken bieten einen umfassenden und intuitiven Einblick in die Transkriptionsprofile verschiedener gesunder und erkrankter Augengewebe. So verbessern sie unser Verständnis der zugrunde liegenden molekularen Krankheitsprozesse, unterstützen die Hypothesengenerierung und helfen bei der Suche nach neuen diagnostischen und therapeutischen Zielen für verschiedene Augenerkrankungen.
Tài liệu tham khảo
Blair JA, Wang C, Hernandez D et al (2016) Individual case analysis of postmortem interval time on brain tissue preservation. PLoS ONE 11:e151615
Boneva S, Schlecht A, Bohringer D et al (2020a) 3′ MACE RNA-sequencing allows for transcriptome profiling in human tissue samples after long-term storage. Lab Invest 100:1345–1355
Boneva S, Schlecht A, Zhang P et al (2020b) MACE RNA sequencing analysis of conjunctival squamous cell carcinoma and papilloma using formalin-fixed paraffin-embedded tumor tissue. Sci Rep 10:21292
Boneva SK, Wolf J, Rosmus DD et al (2020) Transcriptional profiling uncovers human hyalocytes as a unique innate immune cell population. Front Immunol 11:567274
Budak G, Dash S, Srivastava R et al (2018) Express: a database of transcriptome profiles encompassing known and novel transcripts across multiple development stages in eye tissues. Exp Eye Res 168:57–68
Cancer Genome Atlas Research Network, Research N, Weinstein JN, Collisson EA et al (2013) The cancer genome atlas pan-cancer analysis project. Nat Genet 45:1113–1120
Cristescu R, Mogg R, Ayers M et al (2018) Pan-tumor genomic biomarkers for PD‑1 checkpoint blockade-based immunotherapy. Science 362(6411):eaar3593. https://doi.org/10.1126/science.aar3593
van Dijk EL, Auger H, Jaszczyszyn Y et al (2014) Ten years of next-generation sequencing technology. Trends Genet 30:418–426
Girard L, Rodriguez-Canales J, Behrens C et al (2016) An expression signature as an aid to the histologic classification of non-small cell lung cancer. Clin Cancer Res 22:4880–4889
GTEx Consortium, Laboratory, Data Analysis &Coordinating Center (LDACC)—Analysis Working Group et al (2017) Genetic effects on gene expression across human tissues. Nature 550:204–213
Hutter C, Zenklusen JC (2018) The cancer genome atlas: creating lasting value beyond its data. Cell 173:283–285
Kakrana A, Yang A, Anand D et al (2018) iSyTE 2.0: a database for expression-based gene discovery in the eye. Nucleic Acids Res 46:D875–D885
Lander ES, Linton LM, Birren B et al (2001) Initial sequencing and analysis of the human genome. Nature 409:860–921
Lange C, Wolf J, Auw-Haedrich C et al (2020) Expression of the COVID-19 receptor ACE2 in the human conjunctiva. J Med Virol 92:2081–2086
Lange CAK, Lehnert P, Boneva SK et al (2018) Increased expression of hypoxia-inducible factor‑1 alpha and its impact on transcriptional changes and prognosis in malignant tumours of the ocular adnexa. Eye (Lond) 32:1772–1782
Martin G, Wolf J, Lapp T et al (2021) Viral S protein histochemistry reveals few potential SARS-CoV‑2 entry sites in human ocular tissues. Sci Rep 11:19140
Mazloumi M, Vichitvejpaisal P, Dalvin LA et al (2020) Accuracy of the cancer genome atlas classification vs American joint committee on cancer classification for prediction of metastasis in patients with uveal melanoma. JAMA Ophthalmol 138:260–267
Ozsolak F, Milos PM (2011) RNA sequencing: advances, challenges and opportunities. Nat Rev Genet 12:87–98
Pinelli M, Carissimo A, Cutillo L et al (2016) An atlas of gene expression and gene co-regulation in the human retina. Nucleic Acids Res 44:5773–5784
Reinhardt K, Dietel M, Scriba PC et al (2020) Präzisionsmedizin: Bewertung unter medizinisch-wissenschaftlichen und ökonomischen Aspekten. Dtsch Arztebl. https://doi.org/10.3238/baek_sn_praezision_2020
Robertson AG, Shih J, Yau C et al (2017) Integrative analysis identifies four molecular and clinical subsets in uveal melanoma. Cancer Cell 32:204–220.e15
Schlecht A, Boneva S, Gruber M et al (2020a) Transcriptomic characterization of human choroidal neovascular membranes identifies calprotectin as a novel biomarker for patients with age-related macular degeneration. Am J Pathol 190:1632–1642
Schlecht A, Zhang P, Wolf J et al (2020b) Secreted phosphoprotein 1 expression in retinal mononuclear phagocytes links murine to human choroidal neovascularization. Front Cell Dev Biol 8:618598
Schlunck G, Boneva S, Wolf U et al (2020) RNA sequencing of formalin-fixed and paraffin-embedded tissue as a complementary method in ophthalmopathology. Klin Monbl Augenheilkd 237:860–866
Speir ML, Bhaduri A, Markov NS et al (2021) UCSC cell browser: visualize your single-cell data. Bioinformatics. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btab503
Swamy V, Mcgaughey D (2019) Eye in a disk: eyeintegration human pan-eye and body transcriptome database version 1.0. Invest Ophthalmol Vis Sci 60:3236–3246
Uhlen M, Fagerberg L, Hallstrom BM et al (2015) Proteomics. Tissue-based map of the human proteome. Science 347:1260419
Uhlen M, Zhang C, Lee S et al (2017) A pathology atlas of the human cancer transcriptome. Science 357(6352):eaan2507. https://doi.org/10.1126/science.aan2507
Voigt AP, Whitmore SS, Lessing ND et al (2020) Spectacle: an interactive resource for ocular single-cell RNA sequencing data analysis. Exp Eye Res 200:108204
Wagner AH, Anand VN, Wang WH et al (2013) Exon-level expression profiling of ocular tissues. Exp Eye Res 111:105–111
Wieghofer P, Hagemeyer N, Sankowski R et al (2021) Mapping the origin and fate of myeloid cells in distinct compartments of the eye by single-cell profiling. Embo J 40(6):e105123. https://doi.org/10.15252/embj.2020105123
Wolf J, Auw-Haedrich C, Schlecht A et al (2020) Transcriptional characterization of conjunctival melanoma identifies the cellular tumor microenvironment and prognostic gene signatures. Sci Rep 10:17022
Wolf J, Boneva S, Schlecht A, Lapp T, Auw-Haedrich C, Lagrèze W, Agostini H, Reinhard T, Schlunck G, Lange C (2022) The Human Eye Transcriptome Atlas: A searchable comparative transcriptome database for healthy and diseased human eye tissue. Genomics. 3:110286. https://doi.org/10.1016/j.ygeno.2022.110286
