Transkriptomdaten

Transkriptomdaten umfassen die Gesamtheit der RNA-Moleküle, die in einer Zelle oder einem Gewebe zu einem bestimmten Zeitpunkt exprimiert werden. Sie ermöglichen Einblicke in Genexpression, Genregulation und Transkriptionsvielfalt. Transkriptomdaten werden typischerweise durch Hochdurchsatztechnologien wie RNA-Sequencing (RNA-Seq) gewonnen oder durch Microarrays erhoben. Das Transkriptom umfasst mRNA, nichtkodierende RNAs (lncRNA, miRNA usw.) sowie andere transkribierte Sequenzen; in der Praxis werden rRNA- und tRNA-Anteile oft vor der Analyse entfernt oder herausgefiltert.

Datenformate und -typen: Rohdaten liegen als FASTQ vor, anschließend erfolgt Alignment zu Referenzgenomen (BAM/SAM). Transkript- oder Genannotationenen werden in GTF/GFF-Dateien geführt. Die Expression wird häufig als rohe Zählwerte (read counts) oder als normalisierte Größen wie TPM/FPKM/RPKM dargestellt. Für einzelne Zellen entstehen Expressionsmatrizen.

Arbeitsablauf: Proben werden vorbereitet, Sequenzierung durchgeführt, Datenqualität geprüft, Reads ausgerichtet und quantifiziert. Danach erfolgt Normalisierung, ggf. Aggregation zu Gen- bzw. Transkriptexpression, und Analysen wie differential Expression, Clustering, Splicing-Analysen und Isoformenquantifizierung. Single-cell-Transkriptomik unterscheidet sich durch hohe Dimensionalität und Dropouts.

Anwendungen: Identifikation anders exprimierter Gene, Funktions- und Pfadanalyse, Biomarker-Suche, prognostische Modelle; in der Grundlagenforschung dient es dem Verständnis von Phänotypen, Entwicklung und Krankheitsmechanismen.

Daten und Ressourcen: Öffentliche Repositorien wie GEO, ENCODE, SRA und ArrayExpress speichern Transkriptomdaten; Standards umfassen minimale Metadaten und durchgängige Protokolle zur Reproduzierbarkeit. Qualitätssicherung und Reproduzierbarkeit bleiben zentrale Herausforderungen.

Herausforderungen: Technische Bias, Batch-Effekte, Unterschiede in Sequenzierabdeckung und Alignment, Isoformenvielfalt, unvollständige Annotation und Datenschutz bei humanen Daten.