The Genotype-Tissue Expression (GTEx) project dissects how genetic variation affects gene expression and splicing.

The Genotype-Tissue Expression (GTEx) project, sponsored by the NIH Common Fund, was established to study the correlation between human genetic variation and tissue-specific gene expression in non-diseased individuals. A significant challenge was the collection of high-quality biospecimens for extensive genomic analyses. Here we describe how a successful infrastructure for biospecimen procurement was developed and implemented by multiple research partners to support the prospective collection, annotation, and distribution of blood, tissues, and cell lines for the GTEx project. Other research projects can follow this model and form beneficial partnerships with rapid autopsy and organ procurement organizations to collect high quality biospecimens and associated clinical data for genomic studies. Biospecimens, clinical and genomic data, and Standard Operating Procedures guiding biospecimen collection for the GTEx project are available to the research community.

Determining protein levels in each tissue and how they compare with RNA levels is important for understanding human biology and disease as well as regulatory processes that control protein levels. We quantified the relative protein levels from over 12,000 genes across 32 normal human tissues. Tissue-specific or tissue-enriched proteins were identified and compared to transcriptome data. Many ubiquitous transcripts are found to encode tissue-specific proteins. Discordance of RNA and protein enrichment revealed potential sites of synthesis and action of secreted proteins. The tissue-specific distribution of proteins also provides an in-depth view of complex biological events that require the interplay of multiple tissues. Most importantly, our study demonstrated that protein tissue-enrichment information can explain phenotypes of genetic diseases, which cannot be obtained by transcript information alone. Overall, our results demonstrate how understanding protein levels can provide insights into regulation, secretome, metabolism, and human diseases.

Context.— The National Institutes of Health Genotype-Tissue Expression (GTEx) project was developed to elucidate how genetic variation influences gene expression in multiple normal tissues procured from postmortem donors. Objective.— To provide critical insight into a biospecimen’s suitability for subsequent analysis, each biospecimen underwent quality assessment measures that included evaluation for underlying disease and potential effects introduced by preanalytic factors. Design.— Electronic images of each tissue collected from nearly 1000 postmortem donors were evaluated by board-certified pathologists for the extent of autolysis, tissue purity, and the type and abundance of any extraneous tissue. Tissue-specific differences in the severity of autolysis and RNA integrity were evaluated, as were potential relationships between these markers and the duration of postmortem interval and rapidity of death. Results.— Tissue-specific challenges in the procurement and preservation of the nearly 30 000 tissue specimens collected during the GTEx project are summarized. Differences in the degree of autolysis and RNA integrity number were observed among the 40 tissue types evaluated, and tissue-specific susceptibilities to the duration of postmortem interval and rapidity of death were observed. Conclusions.— Ninety-five percent of tissues were of sufficient quality to support RNA sequencing analysis. Biospecimens, annotated whole slide images, de-identified clinical data, and genomic data generated for GTEx represent a high-quality and comprehensive resource for the scientific community that has contributed to its use in approximately 1695 articles. Biospecimens and data collected under the GTEx project are available via the GTEx portal and authorized access to the Database of Genotypes and Phenotypes; procedures and whole slide images are available from the National Cancer Institute.