類器官是來源于多能干細(xì)胞(胚胎干細(xì)胞或誘導(dǎo)干細(xì)胞)或成體干細(xì)胞,甚至是患者特異性組織樣本的三維體外組織培養(yǎng)物。類器官可以被引導(dǎo)分化成具有器官特征的各種細(xì)胞類型,并且具有與真實(shí)器官相似的組織學(xué)組織,有時(shí)與真實(shí)器官的組織學(xué)組織相似,有時(shí)無法區(qū)分。此外,它們的形成概括了器官生長的自組織過程。因此,類器官是比二維細(xì)胞系更有前途的模型,用于人體過程和結(jié)構(gòu)的體外研究、疾病發(fā)作和臨床前藥物開發(fā)。此外,與動物模型相比,類器官可以以更高的效率和速度生成,并提供更準(zhǔn)確的人體組織表示。
為了充分發(fā)揮類器官技術(shù)在疾病研究和藥物開發(fā)領(lǐng)域的潛力,亟待解決的關(guān)鍵問題是驗(yàn)證類器官能否忠實(shí)地反映人體的生物過程,這涉及細(xì)胞組成、分化和狀態(tài)以及對外界刺激反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)定義并描述這些模式。此外,開發(fā)一種能夠更準(zhǔn)確地模擬體內(nèi)環(huán)境的可靠類器官培養(yǎng)方案也將成為未來的研究方向。因此,使用高通量測序技術(shù)(尤其是單細(xì)胞測序)將類器官與相應(yīng)的人體組織進(jìn)行比較,將為評估類器官的質(zhì)量提供一種有效的方法。正在進(jìn)行的類器官細(xì)胞圖譜項(xiàng)目于 2021 年提出,致力于探索類器官的單細(xì)胞表征。此外,用于類器官研究的轉(zhuǎn)錄組學(xué)數(shù)據(jù)也越來越多。然而,目前還沒有公開的類器官相關(guān)數(shù)據(jù)庫或來自公共類器官研究的轉(zhuǎn)錄組圖譜的集中數(shù)據(jù)門戶。
今天我們介紹OrganoidDB 數(shù)據(jù)庫(http://www.inbirg.com/organoid_db/),這是一種用于類器官的綜合轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)(芯片、RNA-seq和單細(xì)胞 RNA-seq)資源。
目前,OrganoidDB提供了16218個類器官樣本的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù),包括12911個人類器官樣本和3307個小鼠類器官樣本。這些樣本涵蓋了172種不同的類器官類型,包括腸道類器官、腦類器官、肺類器官等。這些樣本被組織成 1069 個數(shù)據(jù)集,包括145個單細(xì)胞 RNA-seq 數(shù)據(jù)集,分為五大類——“類型比較”、“狀態(tài)比較”、“協(xié)議比較”、“來源比較”和“類器官開發(fā)”。這五個類別對生物學(xué)背景的描述如下:“類型比較”將類器官樣本與其他樣本類型(如組織、原代細(xì)胞和異種移植物)進(jìn)行比較;“狀態(tài)比較”比較不同狀態(tài)的類器官,例如疾病與正常狀態(tài)、增殖與靜止?fàn)顟B(tài)、成人與胎兒狀態(tài);“方案比較”比較了在不同生長條件下生長的類器官,例如分化培養(yǎng)基與擴(kuò)增培養(yǎng)基、共培養(yǎng)物與單一培養(yǎng)基、基質(zhì)膠與膠原蛋白,“來源比較”比較了從不同來源生長的類器官,例如成體干細(xì)胞 (ASC) 與多能干細(xì)胞 (PSC)、誘導(dǎo)多能干細(xì)胞 (iPSC) 與胚胎干細(xì)胞 (ESC) 以及患者來源的類器官 (PDO) 與患者來源的異種移植類器官 (PDXO)。 最后,“類器官發(fā)育”計(jì)算每個基因在基因表達(dá)值和類器官發(fā)育時(shí)間點(diǎn)之間的相關(guān)性。
在搜索頁面,OrganoidDB允許用戶在人或小鼠的體積和單細(xì)胞RNA水平下,以六種模式對類器官和其他樣本類型的基因表達(dá)進(jìn)行多視角探索(圖(圖2A)。2安培).總則。允許用戶搜索不同類器官與原代組織、細(xì)胞系培養(yǎng)物、PSC 培養(yǎng)物和球狀體相比的基因表達(dá)概覽。
詳細(xì)信息頁面,包含樣本和數(shù)據(jù)集的可用類器官培養(yǎng)信息。提供了樣本特征,例如樣本捕獲時(shí)間和派生樣本的患者人口統(tǒng)計(jì)信息。對于批量RNA數(shù)據(jù)集,提供了整體分析結(jié)果,包括DEGs、富集功能/通路和差異細(xì)胞類型標(biāo)志物。對于單細(xì)胞RNA-seq數(shù)據(jù)集,除了整體分析外,單細(xì)胞聚類分析還將生成細(xì)胞聚類圖,其中包含細(xì)胞類型注釋(如果可用)、聚類標(biāo)記基因和聚類中的DEGs。其他交互式圖,包括箱形圖、火山圖和熱圖,也用于詳細(xì)信息頁面中的數(shù)據(jù)可視化。