„Human Protein Atlas“ – Versionsunterschied
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Der Human Protein Atlas ist eine öffentlich zugängliche Datenbank mit Millionen hochauflösender Bilder, die die räumliche Verteilung von Proteinen in Geweben, Tumoren sowie Zellen zeigt. |
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Der '''Human Protein Atlas''' (HPA) ist ein schwedisches Forschungsprojekt, das 2003 mit dem Ziel gestartet wurde, alle menschlichen Proteine in Zellen, Geweben und Organen durch die Integration verschiedener Omik-Technologien abzubilden. Dazu gehören Antikörper-basierte Bildgebung, Massenspektrometrie-basierte Proteomik, Transkriptomik sowie systembiologische Ansätze. Alle Informationen in der Datenbank ([http://www.proteinatlas.org www.proteinatlas.org]) sind frei zugänglich. Die Version 18 besteht aus drei separaten Teilen, die sich jeweils auf einen bestimmten Aspekt der genom-weiten Analyse des menschlichen Proteoms konzentrieren: der Gewebeatlas ([https://www.proteinatlas.org/tissue Tissue Atlas]) zeigt die Verteilung der Proteine in Geweben und Organen an, der Zellatlas ([https://www.proteinatlas.org/cell Cell Atlas]) stellt die subzelluläre Lokalisation |
Der '''Human Protein Atlas''' (HPA) ist ein schwedisches Forschungsprojekt, das 2003 mit dem Ziel gestartet wurde, alle menschlichen Proteine in [[Zelle (Biologie)|Zellen]], [[Gewebe (Biologie)|Geweben]] und [[Organ (Biologie)|Organen]] durch die Integration verschiedener [[-omik|Omik]]-Technologien abzubilden. Dazu gehören [[Antikörper]]-basierte Bildgebung, [[Massenspektrometrie]]-basierte [[Proteomik]], [[Transkriptom|Transkriptomik]] sowie [[Systembiologie|systembiologische]] Ansätze. Alle Informationen in der Datenbank ([http://www.proteinatlas.org www.proteinatlas.org]) sind frei zugänglich. Die Version 18 besteht aus drei separaten Teilen, die sich jeweils auf einen bestimmten Aspekt der genom-weiten Analyse des menschlichen [[Proteom|Proteoms]] konzentrieren: der Gewebeatlas<ref>{{Literatur |Autor=Mathias Uhlén, Linn Fagerberg, Björn M. Hallström, Cecilia Lindskog, Per Oksvold |Titel=Tissue-based map of the human proteome |Sammelwerk=Science |Band=347 |Nummer=6220 |Datum=2015-01-23 |Seiten=1260419 |ISSN=0036-8075 |DOI=10.1126/science.1260419 |PMID=25613900 |Online=http://science.sciencemag.org/content/347/6220/1260419 |Abruf=2018-07-17}}</ref> ([https://www.proteinatlas.org/tissue Tissue Atlas]) zeigt die Verteilung der Proteine in Geweben und Organen an, der Zellatlas<ref>{{Literatur |Autor=Peter J. Thul, Lovisa Åkesson, Mikaela Wiking, Diana Mahdessian, Aikaterini Geladaki |Titel=A subcellular map of the human proteome |Sammelwerk=Science |Band=356 |Nummer=6340 |Datum=2017-05-26 |Seiten=eaal3321 |ISSN=0036-8075 |DOI=10.1126/science.aal3321 |PMID=28495876 |Online=http://science.sciencemag.org/content/356/6340/eaal3321 |Abruf=2018-07-17}}</ref> ([https://www.proteinatlas.org/cell Cell Atlas]) stellt die subzelluläre Lokalisation zu [[Organell|Organellen]] und vergleichbaren Strukturen in einzelnen Zellen dar und schließlich gibt der Pathologieatlas<ref>{{Literatur |Autor=Mathias Uhlen, Cheng Zhang, Sunjae Lee, Evelina Sjöstedt, Linn Fagerberg |Titel=A pathology atlas of the human cancer transcriptome |Sammelwerk=Science |Band=357 |Nummer=6352 |Datum=2017-08-18 |Seiten=eaan2507 |ISSN=0036-8075 |DOI=10.1126/science.aan2507 |PMID=28818916 |Online=http://science.sciencemag.org/content/357/6352/eaan2507 |Abruf=2018-07-17}}</ref> ([https://www.proteinatlas.org/pathology Pathology Atlas]) die Auswirkungen der Proteinexpression auf das Überleben von Patienten mit Krebs wieder. Das HPA-Projekt hat bereits zu mehr als tausend Veröffentlichungen auf dem Gebiet der Humanbiologie beigetragen und wurde am 25. Juli 2017 von der Organisation [https://www.elixir-europe.org/ ELIXIR] aufgrund seiner grundlegenden Bedeutung als eine europäische Kernressource ausgewählt. Das HPA-Konsortium wird von der Knut- und Alice-Wallenberg-Stiftung gefördert. |
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== Drei Projekte == |
== Drei Projekte == |
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Der Human Protein Atlas besteht aus drei Sub-Atlanten: |
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Der Gewebeatlas enthält Informationen zu den Expressionsprofilen menschlicher Gene sowohl auf mRNA- als auch auf Proteinebene. Die Proteinexpressionsdaten werden aus Antikörper-basierten Proteinprofilen unter Verwendung von Immunhistochemie abgeleitet. Insgesamt wurden 76 verschiedene Zelltypen analysiert, die 44 gesunden menschlichen Gewebetypen entsprechen. Die Daten werden als Pathologie-basierte Annotation der Proteinexpressionslevel präsentiert. Alle zugrundeliegenden Bilder von immunhistochemisch-gefärbten Normalgeweben sind als hochauflösende Bilder im Gewebeatlas zugänglich. |
Der Gewebeatlas enthält Informationen zu den Expressionsprofilen menschlicher Gene sowohl auf mRNA- als auch auf Proteinebene. Die Proteinexpressionsdaten werden aus Antikörper-basierten Proteinprofilen unter Verwendung von [[Immunhistochemie]] abgeleitet. Insgesamt wurden 76 verschiedene Zelltypen analysiert, die 44 gesunden menschlichen Gewebetypen entsprechen. Die Daten werden als Pathologie-basierte Annotation der Proteinexpressionslevel präsentiert. Alle zugrundeliegenden Bilder von immunhistochemisch-gefärbten Normalgeweben sind als hochauflösende Bilder im Gewebeatlas zugänglich. |
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Der Zellatlas bietet hochauflösende Einblicke in die räumliche Verteilung von Proteinen in Zellen. Dafür werden Zellkultur-Zellen mit Antiköper-basierten Methoden gefärbt und anschließend werden Bilder mit Konfokalmikroskopie aufgenommen. Die Grundlage des Zellatlas bilden 56 Zelllinien, die die verschiedenen Organe und Gewebe des menschlichen Körpers |
Der Zellatlas bietet hochauflösende Einblicke in die räumliche Verteilung von Proteinen in Zellen. Dafür werden [[Zellkultur]]-Zellen mit Antiköper-basierten Methoden gefärbt und anschließend werden Bilder mit [[Konfokalmikroskop|Konfokalmikroskopie]] aufgenommen. Die Grundlage des Zellatlas bilden 56 Zelllinien, die die verschiedenen Organe und Gewebe des menschlichen Körpers repräsentieren. Von diesen Zelllinien wurde die mRNA-Expression aller menschlichen Gene durch Deep-RNA-Sequenzierung charakterisiert. Die subzelluläre Verteilung von Proteinen wird in einer Untergruppe der Zelllinien untersucht und in 32 verschiedene Organellen und feine Zellstrukturen klassifiziert. |
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Der Pathologie-Atlas basiert auf der Analyse von 17 Hauptkrebstypen mit Daten von 8.000 Patienten. Darüber hinaus wird ein neues Konzept zur Darstellung von Patientenüberlebensdaten vorgestellt, der „Interactive Survival-Scatter-Plot“ genannt wird, und der Atlas umfasst mehr als 400.000 solcher Plots. Ein nationales Supercomputer-Zentrum wurde verwendet, um mehr als 2,5 Petabyte an öffentlich zugänglichen Daten des Cancer Genome Atlas (TCGA) zu analysieren, um damit mehr als 900.000 Überlebensdiagrammen zu erzeugen, die die Auswirkungen von RNA- und Proteinleveln auf das klinische Überleben beschreiben. Der Pathologie-Atlas enthält außerdem 5 Millionen pathologische Bilder, die vom Human Protein Atlas-Konsortium erstellt wurden. |
Der Pathologie-Atlas basiert auf der Analyse von 17 Hauptkrebstypen mit Daten von 8.000 Patienten. Darüber hinaus wird ein neues Konzept zur Darstellung von Patientenüberlebensdaten vorgestellt, der „Interactive Survival-Scatter-Plot“ genannt wird, und der Atlas umfasst mehr als 400.000 solcher Plots. Ein nationales Supercomputer-Zentrum wurde verwendet, um mehr als 2,5 Petabyte an öffentlich zugänglichen Daten des [https://cancergenome.nih.gov/ Cancer Genome Atlas (TCGA)] zu analysieren, um damit mehr als 900.000 Überlebensdiagrammen zu erzeugen, die die Auswirkungen von RNA- und Proteinleveln auf das klinische Überleben beschreiben. Der Pathologie-Atlas enthält außerdem 5 Millionen pathologische Bilder, die vom Human Protein Atlas-Konsortium erstellt wurden. |
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== Geschichte == |
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Das Human-Protein-Atlas-Programm startete in 2003 und wird von Beginn an durch die gemeinnützige Knut-und-Alice-Wallenberg Stiftung (KAW) gefördert. Der wichtigste Standort des Projekts ist die Königliche Technische Hochschule (KTH) in Stockholm. |
Das Human-Protein-Atlas-Programm startete in 2003 und wird von Beginn an durch die gemeinnützige Knut-und-Alice-Wallenberg Stiftung (KAW) gefördert. Der wichtigste Standort des Projekts ist die [[Königliche Technische Hochschule|Königliche Technische Hochschule (KTH)]] in Stockholm. Die Grundlagen zu dem Programm wurden in den späten 90er und frühen 00er Jahren gelegt. Eine Pilotstudie untersuchte den Erfolg einer Affinitäts-Proteomik-Strategie, bei der Antikörpern gegen rekombinante humane Proteinfragmente verwendet wurden, um damit eine chromosomen-weite Proteincharakterisierung von Chromosom 21 durchzuführen<ref>{{Literatur |Autor=Charlotta Agaton, Joakim Galli, Ingmarie Höidén Guthenberg, Lars Janzon, Marianne Hansson |Titel=Affinity Proteomics for Systematic Protein Profiling of Chromosome 21 Gene Products in Human Tissues |Sammelwerk=Molecular & Cellular Proteomics |Band=2 |Nummer=6 |Datum=2003-06-01 |Seiten=405–414 |ISSN=1535-9476 |DOI=10.1074/mcp.M300022-MCP200 |PMID=12796447 |Online=http://www.mcponline.org/content/2/6/405 |Abruf=2018-07-17}}</ref>. |
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Die Grundlagen zu dem Programm wurden in den späten 90er und frühen 00er Jahren gelegt. Eine Pilotstudie mit einer Affinitäts-Proteomik-Strategie unter Verwendung von affinitätsgereinigten Antikörpern gegen rekombinante humane Proteinfragmente wurde für eine chromosomenweite Proteinprofilierung von Chromosom 21 durchgeführt. |
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== Forschung == |
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Die Antikörper und Antigene, die im Rahmen des HPA Programms entstanden sind, werden in einer Vielzahl von Forschungsprojekten eingesetzt. Dabei wird ihr Nutzen im Hinblick auf mögliche [[Biomarker (Medizin)|Biomarker]] für verschiedene Krebserkrankungen untersucht<ref>{{Literatur |Autor=Liv Jonsson, Alexander Gaber, David Ulmert, Mathias Uhlén, Anders Bjartell |Titel=High RBM3 expression in prostate cancer independently predicts a reduced risk of biochemical recurrence and disease progression |Sammelwerk=Diagnostic Pathology |Band=6 |Nummer=1 |Datum=2011 |Seiten=91 |ISSN=1746-1596 |DOI=10.1186/1746-1596-6-91 |PMC=PMC3195697 |PMID=21955582 |Online=https://doi.org/10.1186/1746-1596-6-91 |Abruf=2018-07-17}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Anna Larsson, Marie Fridberg, Alexander Gaber, Björn Nodin, Per Levéen |Titel=Validation of podocalyxin-like protein as a biomarker of poor prognosis in colorectal cancer |Sammelwerk=BMC Cancer |Band=12 |Nummer=1 |Datum=2012-07-08 |ISSN=1471-2407 |DOI=10.1186/1471-2407-12-282 |PMC=PMC3492217 |PMID=22769594 |Online=https://doi.org/10.1186/1471-2407-12-282 |Abruf=2018-07-17}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Björn Nodin, Marie Fridberg, Liv Jonsson, Julia Bergman, Mathias Uhlén |Titel=High MCM3 expression is an independent biomarker of poor prognosis and correlates with reduced RBM3 expression in a prospective cohort of malignant melanoma |Sammelwerk=Diagnostic Pathology |Band=7 |Nummer=1 |Datum=2012 |Seiten=82 |ISSN=1746-1596 |DOI=10.1186/1746-1596-7-82 |PMC=PMC3433373 |PMID=22805320 |Online=https://doi.org/10.1186/1746-1596-7-82 |Abruf=2018-07-17}}</ref>. |
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Die Antikörper und Antigene, die im Rahmen des HPA Programms entstanden sind, werden in einer Vielzahl von Forschungsprojekten eingesetzt. Dabei wird ihr Nutzen im Hinblick auf mögliche Biomarker für verschiedene Krebserkrankungen untersucht. |
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Version vom 17. Juli 2018, 13:18 Uhr
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Der Human Protein Atlas (HPA) ist ein schwedisches Forschungsprojekt, das 2003 mit dem Ziel gestartet wurde, alle menschlichen Proteine in Zellen, Geweben und Organen durch die Integration verschiedener Omik-Technologien abzubilden. Dazu gehören Antikörper-basierte Bildgebung, Massenspektrometrie-basierte Proteomik, Transkriptomik sowie systembiologische Ansätze. Alle Informationen in der Datenbank (www.proteinatlas.org) sind frei zugänglich. Die Version 18 besteht aus drei separaten Teilen, die sich jeweils auf einen bestimmten Aspekt der genom-weiten Analyse des menschlichen Proteoms konzentrieren: der Gewebeatlas[1] (Tissue Atlas) zeigt die Verteilung der Proteine in Geweben und Organen an, der Zellatlas[2] (Cell Atlas) stellt die subzelluläre Lokalisation zu Organellen und vergleichbaren Strukturen in einzelnen Zellen dar und schließlich gibt der Pathologieatlas[3] (Pathology Atlas) die Auswirkungen der Proteinexpression auf das Überleben von Patienten mit Krebs wieder. Das HPA-Projekt hat bereits zu mehr als tausend Veröffentlichungen auf dem Gebiet der Humanbiologie beigetragen und wurde am 25. Juli 2017 von der Organisation ELIXIR aufgrund seiner grundlegenden Bedeutung als eine europäische Kernressource ausgewählt. Das HPA-Konsortium wird von der Knut- und Alice-Wallenberg-Stiftung gefördert.
Drei Projekte
Der Human Protein Atlas besteht aus drei Sub-Atlanten:
Der Gewebeatlas enthält Informationen zu den Expressionsprofilen menschlicher Gene sowohl auf mRNA- als auch auf Proteinebene. Die Proteinexpressionsdaten werden aus Antikörper-basierten Proteinprofilen unter Verwendung von Immunhistochemie abgeleitet. Insgesamt wurden 76 verschiedene Zelltypen analysiert, die 44 gesunden menschlichen Gewebetypen entsprechen. Die Daten werden als Pathologie-basierte Annotation der Proteinexpressionslevel präsentiert. Alle zugrundeliegenden Bilder von immunhistochemisch-gefärbten Normalgeweben sind als hochauflösende Bilder im Gewebeatlas zugänglich.
Der Zellatlas bietet hochauflösende Einblicke in die räumliche Verteilung von Proteinen in Zellen. Dafür werden Zellkultur-Zellen mit Antiköper-basierten Methoden gefärbt und anschließend werden Bilder mit Konfokalmikroskopie aufgenommen. Die Grundlage des Zellatlas bilden 56 Zelllinien, die die verschiedenen Organe und Gewebe des menschlichen Körpers repräsentieren. Von diesen Zelllinien wurde die mRNA-Expression aller menschlichen Gene durch Deep-RNA-Sequenzierung charakterisiert. Die subzelluläre Verteilung von Proteinen wird in einer Untergruppe der Zelllinien untersucht und in 32 verschiedene Organellen und feine Zellstrukturen klassifiziert.
Der Pathologie-Atlas basiert auf der Analyse von 17 Hauptkrebstypen mit Daten von 8.000 Patienten. Darüber hinaus wird ein neues Konzept zur Darstellung von Patientenüberlebensdaten vorgestellt, der „Interactive Survival-Scatter-Plot“ genannt wird, und der Atlas umfasst mehr als 400.000 solcher Plots. Ein nationales Supercomputer-Zentrum wurde verwendet, um mehr als 2,5 Petabyte an öffentlich zugänglichen Daten des Cancer Genome Atlas (TCGA) zu analysieren, um damit mehr als 900.000 Überlebensdiagrammen zu erzeugen, die die Auswirkungen von RNA- und Proteinleveln auf das klinische Überleben beschreiben. Der Pathologie-Atlas enthält außerdem 5 Millionen pathologische Bilder, die vom Human Protein Atlas-Konsortium erstellt wurden.
Geschichte
Das Human-Protein-Atlas-Programm startete in 2003 und wird von Beginn an durch die gemeinnützige Knut-und-Alice-Wallenberg Stiftung (KAW) gefördert. Der wichtigste Standort des Projekts ist die Königliche Technische Hochschule (KTH) in Stockholm. Die Grundlagen zu dem Programm wurden in den späten 90er und frühen 00er Jahren gelegt. Eine Pilotstudie untersuchte den Erfolg einer Affinitäts-Proteomik-Strategie, bei der Antikörpern gegen rekombinante humane Proteinfragmente verwendet wurden, um damit eine chromosomen-weite Proteincharakterisierung von Chromosom 21 durchzuführen[4].
Forschung
Die Antikörper und Antigene, die im Rahmen des HPA Programms entstanden sind, werden in einer Vielzahl von Forschungsprojekten eingesetzt. Dabei wird ihr Nutzen im Hinblick auf mögliche Biomarker für verschiedene Krebserkrankungen untersucht[5][6][7].
Kollaboration
Das HPA Programm nimmt und nahm an den folgenden neun EU Forschungsprojekten teil: ENGAGE, PROSPCTS, BIO_NMD, AFFINOMICS, CAGEKID, EURATRANS, ITFoM, DIRECT and PRIME.
- ↑ Mathias Uhlén, Linn Fagerberg, Björn M. Hallström, Cecilia Lindskog, Per Oksvold: Tissue-based map of the human proteome. In: Science. Band 347, Nr. 6220, 23. Januar 2015, ISSN 0036-8075, S. 1260419, doi:10.1126/science.1260419, PMID 25613900 (sciencemag.org [abgerufen am 17. Juli 2018]).
- ↑ Peter J. Thul, Lovisa Åkesson, Mikaela Wiking, Diana Mahdessian, Aikaterini Geladaki: A subcellular map of the human proteome. In: Science. Band 356, Nr. 6340, 26. Mai 2017, ISSN 0036-8075, S. eaal3321, doi:10.1126/science.aal3321, PMID 28495876 (sciencemag.org [abgerufen am 17. Juli 2018]).
- ↑ Mathias Uhlen, Cheng Zhang, Sunjae Lee, Evelina Sjöstedt, Linn Fagerberg: A pathology atlas of the human cancer transcriptome. In: Science. Band 357, Nr. 6352, 18. August 2017, ISSN 0036-8075, S. eaan2507, doi:10.1126/science.aan2507, PMID 28818916 (sciencemag.org [abgerufen am 17. Juli 2018]).
- ↑ Charlotta Agaton, Joakim Galli, Ingmarie Höidén Guthenberg, Lars Janzon, Marianne Hansson: Affinity Proteomics for Systematic Protein Profiling of Chromosome 21 Gene Products in Human Tissues. In: Molecular & Cellular Proteomics. Band 2, Nr. 6, 1. Juni 2003, ISSN 1535-9476, S. 405–414, doi:10.1074/mcp.M300022-MCP200, PMID 12796447 (mcponline.org [abgerufen am 17. Juli 2018]).
- ↑ Liv Jonsson, Alexander Gaber, David Ulmert, Mathias Uhlén, Anders Bjartell: High RBM3 expression in prostate cancer independently predicts a reduced risk of biochemical recurrence and disease progression. In: Diagnostic Pathology. Band 6, Nr. 1, 2011, ISSN 1746-1596, S. 91, doi:10.1186/1746-1596-6-91, PMID 21955582, PMC 3195697 (freier Volltext) – (doi.org [abgerufen am 17. Juli 2018]).
- ↑ Anna Larsson, Marie Fridberg, Alexander Gaber, Björn Nodin, Per Levéen: Validation of podocalyxin-like protein as a biomarker of poor prognosis in colorectal cancer. In: BMC Cancer. Band 12, Nr. 1, 8. Juli 2012, ISSN 1471-2407, doi:10.1186/1471-2407-12-282, PMID 22769594, PMC 3492217 (freier Volltext) – (doi.org [abgerufen am 17. Juli 2018]).
- ↑ Björn Nodin, Marie Fridberg, Liv Jonsson, Julia Bergman, Mathias Uhlén: High MCM3 expression is an independent biomarker of poor prognosis and correlates with reduced RBM3 expression in a prospective cohort of malignant melanoma. In: Diagnostic Pathology. Band 7, Nr. 1, 2012, ISSN 1746-1596, S. 82, doi:10.1186/1746-1596-7-82, PMID 22805320, PMC 3433373 (freier Volltext) – (doi.org [abgerufen am 17. Juli 2018]).