Eine neue Ära in der Omik-Datenanalyse
Fortschritte in den Hochdurchsatztechnologien haben Beobachtungen auf genomischer, transkriptomischer und Regelungsebene von verschiedenen biologischen Molekülen möglich gemacht. Diese Analysen führen zu einer Überfülle von Daten, die Berechnungsmethoden für ihre Sichtung und Analyse erfordern. Es ist erforderlich, Daten von verschiedenen Omik-Technologien zu kombinieren, um ein vollständigeres Bild von Genexpression, Proteinmenge oder verschiedenen intrazellulären Prozessen zu erhalten. Das primäre Ziel der EU-geförderten Initiative KEPAMOD (Knowledge exchange in processing and analysis of multi-omic data) war die Integration von sogenannten Multi-Omik-Daten. Zu diesem Zweck führten die Partner Personalaustausche von sowohl erfahrenen als auch jungen Forschern zwischen den Forschungsinstituten durch, um Kenntnisse in der Analyse von Omik-Daten zu erhalten. Ziel war es, die Techniken und Methoden aus Proteomik und funktioneller Genomik zu verstehen. Die Forscher verwendeten den Aquaporin 2 (AQP2)-Kanal als Modellprotein für die Proteomanalyse. Abgesehen von seiner Rolle bei der Wasser-Homöostase bei Säugetieren dient das AQP2-Protein dazu, Integrine zu binden und die renale Epithelzellmigration und Morphogenese zu fördern. AQP2 wurde isoliert, gereinigt und für die Massenspektrometrieanalyse vorbereitet. Darüber hinaus erhielten die Forscher Schulungen zu Bioinformatik und zur Analyse von RNA-Sequenzierungsdaten. Durch die Zusammenarbeit mit China stellten sie fest, dass das Hauptproblem mit aktuellen Integrationstechniken für Multi-Omik-Daten darin liegt, dass sie auf mehrere manuelle Schritte angewiesen sind, um die Daten zu transformieren. Hierfür entwickelten sie eine Anwendung, die die Übertragung von Multi-Omik-Daten zu einer Simulationssoftware von molekularen Wechselwirkungsnetzwerken ermöglichte. Die Einführung eines automatisierten Schritts reduzierte die Fehlerzahl sofort, wie sich nach umfangreichen Tests an einfachen und großen Netzwerke beobachten ließ. Die Integrationstechniken von KEPAMOD für Multi-Omik-Daten wurden angewandt, um Mechanotransduktionsphänomene zu verstehen und sie mit mechanischen Manipulationen wie Akupunktur in Beziehung zu setzen, einem therapeutischen Ansatz gegen die rheumatoide Arthritis. Verschiedene Datensätzen von heterogenem biochemischem Ursprung wurden analysiert, um das molekulare Netzwerk der rheumatoiden Arthritis abzugrenzen und neue Ziele für die Therapie zu identifizieren.
Schlüsselbegriffe
Omik, Datenanalyse, Genom, Transkriptom, Multi-Omik-Daten, Aquaporin 2, rheumatoide Arthritis
