Nucleic Acids Res. | 类器官与异种移植蛋白质组学数据与分析平台

今天为大家介绍的是来自浙江大学朱峰团队的一篇论文。患者来源的类器官和异种移植模型（Patient-derived models, PDMs），在精准医学领域中扮演着不可或缺的角色。该研究开发了一个名为OrgXenomics的数据与分析平台，描述了多种组织或器官模型的建立过程，绘制了所研究项目的蛋白质组学特征，提供了不同疾病类器官/异种移植模型的组学原始数据，并对数据开展了全面的分析与呈现，实现数据集内部以及不同数据集间的蛋白表达模式的比较。该项研究有望为现有类器官和异种移植模型研究提供重要的数据基础和多样的分析功能，并对精准医学的实践具有重要意义。

患者来源的类器官和异种移植模型（Patient-derived models, PDMs）是精准医疗不可替代的工具，贯穿于靶点开发、先导化合物筛选、临床前评估直至临床决策的全过程。与细胞系模型相比，PDMs被认为能更准确地捕捉疾病发展的病理生理特征，是将实验室理念转化为临床应用的关键桥梁。近年来，基于PDM的蛋白质组学已成为生物医学研究的前沿领域之一，在识别治疗靶点、预测药物反应、揭示耐药机制等方面取得了显著进展。随着模型建立方案的改进，基于类器官和异种移植模型的蛋白质组学数据迅速积累，为现代精准医疗提供了宝贵数据基础，推动了现代精准医学实践的发展。

本研究开发了一个名为OrgXenomics的数据与分析平台，以提供399个类器官和异种移植模型的蛋白质组学项目和相关的组学分析功能。每个蛋白质组学项目都经过精心整理，以检索详细的蛋白质组信息，包括PDM类型（肝癌患者来源的异种移植模型、胰腺癌患者来源的类器官等）、疾病（溃疡性结肠炎、乳腺癌、SARS-CoV-2、硬皮病等）、组织来源（骨髓、结肠活检等）和培养方案。这些项目涵盖了23种组织来源和45种疾病类别。另外，OrgXenomics对每个项目的蛋白质组学概况进行了全面分析和可视化，并在线生成了各种交互式图表，以说明每个蛋白质组学研究中所有表达蛋白质的差异表达模式、富集功能见解和分子相互作用。

总之，OrgXenomics平台具有以下独特之处：明确描述了广泛组织/器官模型的建立细节；系统地提供了每项蛋白质组学研究中所有蛋白质的蛋白质组学概况（表达/功能/相互作用）；全面提供了各种疾病的多样化类器官/异种移植蛋白质组学研究的原始数据。该项研究有望为现有类器官和异种移植模型研究提供重要的数据基础和多样的分析功能，并对精准医学的实践具有重要意义。

OrgXenomics中的类器官和异种移植模型蛋白质组项目是通过严谨的程序收集的。首先利用“organoid + proteomics”、“xenograft + proteomics”和“PDX + proteomics”等关键词组合进行全面的文献检索，随后根据预设标准对识别出的文献进行人工筛选，排除非类器官或异种移植的蛋白质组学项目，以及未提供原始数据或表达矩阵的项目。经过这一系统性筛选，最终收集了399个类器官/异种移植物的蛋白质组项目。然后，进一步从每项研究中仔细提取了项目的详细信息，包括模型类型、组织来源、疾病适应症、研究物种、定量方法和仪器等。对于类器官蛋白质组项目，还额外记录了类器官类型、类器官来源和培养方案等信息；对于异种移植蛋白质组项目，则额外记录了异种移植物来源、植入物种和植入部位等信息。

OrgXenomics系统地描述了每个项目的蛋白质组学特征，涵盖表达、功能、相互作用等多个方面。首先运用火山图直观地展示了两组间蛋白质的差异表达情况；其次，通过生成热图，进一步便于用户分析两组间的差异表达蛋白；同时，利用箱线图，帮助用户直观地比较不同组间的蛋白质表达水平。此外，OrgXenomics还以气泡图的形式展示了最显著富集的前十五个生物功能或通路，有效地融合了富集的术语、显著性以及蛋白质参与程度的信息，使用户能够全面而深入地理解功能富集的结果。OrgXenomics还提供了差异表达蛋白质之间的蛋白-蛋白相互作用网络，这一功能有助于用户揭示观察到的表达变化背后的潜在调控机制，进而深入理解差异表达蛋白质之间复杂的相互作用和功能关系。

OrgXenomics平台提供多样化的搜索策略，以便用户轻松访问感兴趣的项目或蛋白质。对于项目搜索，用户既可以直接键入关键词，也可以借助涵盖疾病类别、类器官及异种移植物来源等详细信息的下拉菜单进行精确查找。在搜索蛋白质时，用户除了通过输入蛋白/基因名称、UniProt ID等关键词进行检索，还可以输入蛋白质序列，根据BLAST比对结果返回一系列序列相似的蛋白质。此外，OrgXenomics还提供了便捷的项目浏览服务，用户可按器官/组织类型或疾病类别快速筛选并访问项目信息。在数据下载方面，OrgXenomics不仅支持单个或批量下载蛋白组文件，还提供了项目基本信息及蛋白质组学特征（包括表达、功能和相互作用等方面）的下载服务，保障平台数据的可访问性和实用性。

OrgXenomics详细描述了各种组织和器官模型的建立过程，为每项研究中所有表达的蛋白质提供蛋白质组学特征（包括表达、功能和相互作用），并收录了不同疾病的类器官/异种移植蛋白组原始数据，能够促进靶点发现、先导化合物筛选、临床前评估和临床决策制定等工作。OrgXenomics在精准医学领域具有重要应用价值，例如个性化药物筛选、生物标志物发现、肿瘤异质性分析、耐药性研究以及联合治疗方案设计。这些应用都有助于更精确地进行患者分层和个性化治疗选择，从而提高现代精准医疗的临床疗效。

Yintao Zhang, Xichen Lian, Hangwei Xu, Sisi Zhu, Hao Zhang, Ziheng Ni, Tingting Fu, Shuiping Liu, Lin Tao, Ying Zhou, Feng Zhu, OrgXenomics: an integrated proteomic knowledge base for patient-derived organoid and xenograft, Nucleic Acids Research, 2024;, gkae861, https://doi.org/10.1093/nar/gkae861