ABSTRACT Bgee is a database to retrieve and compare gene expression patterns in multiple animal species, produced by integrating multiple data types (RNA-Seq, Affymetrix, in situ hybridization, and EST data). It is based exclusively on curated healthy wild-type expression data (e.g., no gene knock-out, no treatment, no disease), to provide a comparable reference of normal gene expression. Curation includes very large datasets such as GTEx (re-annotation of samples as “healthy” or not) as well as many small ones. Data are integrated and made comparable between species thanks to consistent data annotation and processing, and to calls of presence/absence of expression, along with expression scores. As a result, Bgee is capable of detecting the conditions of expression of any single gene, accommodating any data type and species. Bgee provides several tools for analyses, allowing, e.g., automated comparisons of gene expression patterns within and between species, retrieval of the prefered conditions of expression of any gene, or enrichment analyses of conditions with expression of sets of genes. Bgee release 14.1 includes 29 animal species, and is available at https://bgee.org/ and through its Bioconductor R package BgeeDB.

Abstract RNA-Seq is a powerful technique to provide quantitative information on gene expression. While many applications focus on estimated expression levels, it is also important to determine which genes are actively transcribed, and which are not. The problem can be viewed as simply setting a biologically meaningful threshold for calling a gene expressed. We propose to define this threshold per sample relative to the background level for non-expressed genomic features, inferred by the amount of reads mapped to intergenic regions of the genome. To this aim, we first define a stringent set of reference intergenic regions, based on available bulk RNA-Seq libraries for each species. We provide predefined regions selected for different animal species with varying genome annotation quality through the Bgee database. We then call genes expressed if their level of expression is significantly higher than the background noise. This approach can be applied to bulk as well as single-cell RNA-Seq, on a single library as well as on a combination of libraries over one condition. We show that the estimated proportion of expressed genes is biologically meaningful and stable between libraries originating from the same tissue, in both model and non-model organisms.

Background Colorectal cancer (CRC) is the second leading cause of cancer-related deaths worldwide. CRC deaths can be reduced with prevention and early diagnosis. Circulating tumor DNA-based liquid biopsies, are emerging tools for cancer detection. However, the tumor-signal-dependent nature of this approach results in low sensitivity in precancerous and early CRC stages. Here we propose the host immune response to the onset of cancer as an alternative approach for early detection of CRC. Methods We perform whole transcriptome analysis of peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) isolated from individuals with CRC, precancerous lesions or negative colonoscopy in two independent cohorts using next-generation sequencing. Results We discover and validate novel early CRC RNA biomarkers. Taking into account, and adjusting for, the sensitivity of PBMCs transcriptomes to processing times, we report distinct transcriptomic changes in the periphery related to specific CRC stages. Activation of innate immunity is already detectable in the peripheral blood of individuals with pre-malignant advanced adenomas. This immune response is followed by signs of transient B-cell activation and sustained inhibition of T-cell responses along CRC progression, whereby at late stages, protumoral myeloid cells, wound healing and coagulation processes prevail. Moreover, some biomarkers show similar dysregulation in tumors and are implicated in known pathways of CRC pathophysiology. Conclusions The strong systemic immune modulation triggered during CRC progression leads to previously unnoticed alterations detectable in PBMCs, paving the way for the development of an early CRC screening blood test, incorporating 226 validated biomarkers identified through immunotranscriptomics.