近日，中國科學(xué)院北京基因組研究所（國家生物信息中心）國家基因組科學(xué)數(shù)據(jù)中心開發(fā)的癌癥單細(xì)胞表達(dá)圖譜數(shù)據(jù)庫（CancerSCEM）上線。該研究成果以CancerSCEM: a database of single-cell expression map across various human cancers為題在國際學(xué)術(shù)期刊Nucleic Acid Research在線發(fā)表。

　　單細(xì)胞分辨率的全轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)（scRNA-seq）具有研究細(xì)胞異質(zhì)性的顯著優(yōu)勢，已成為研究腫瘤微環(huán)境、癌癥發(fā)病機(jī)制、轉(zhuǎn)移與侵襲以及各類癌癥治療與診斷不可或缺的手段。截至2021年11月，PubMed已有超過1300個癌癥相關(guān)的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究，極大提升了人們對人類癌癥發(fā)生發(fā)展的理解，推動了癌癥臨床診斷與治療的進(jìn)程。大規(guī)模癌癥scRNA-seq數(shù)據(jù)在過去十年中呈現(xiàn)爆炸式增長，迫切需要對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化整合與處理，對各類癌癥的腫瘤微環(huán)境進(jìn)行深入挖掘與比較分析。為應(yīng)對這一需求，該研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了CancerSCEM數(shù)據(jù)庫。

　　CancerSCEM 1.0版本整合分析了208個癌癥scRNA-seq數(shù)據(jù)集，涵蓋肺腺癌（LUAD）、結(jié)腸直腸癌（CRC）、惡性膠質(zhì)瘤（GBM）等在內(nèi)的20種人類癌癥類型。通過標(biāo)準(zhǔn)化分析流程處理，獲得了精確的細(xì)胞類型注釋信息。在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)還開展了一系列附加分析，包括不同細(xì)胞類型間基因差異表達(dá)分析（可為新型標(biāo)志物篩選提供參考）、細(xì)胞表面受體-配體基因?qū)Ρ磉_(dá)譜、樣本內(nèi)細(xì)胞互作網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建等，可為用戶提供更加豐富的腫瘤微環(huán)境相關(guān)信息，并開展了基于TCGA表達(dá)數(shù)據(jù)與臨床信息的生存分析。

　　數(shù)據(jù)庫為用戶提供瀏覽、多重檢索、在線分析及下載等服務(wù)功能，用戶可采用首頁快速檢索、詞云及精確檢索等途徑查詢感興趣的癌癥單細(xì)胞數(shù)據(jù)集或樣本。如點(diǎn)擊詞云里的基因名“HLA-A”或通過搜索框輸入，均可觸發(fā)數(shù)據(jù)庫查詢功能，并實(shí)時獲得目標(biāo)基因的詳細(xì)信息及其在單細(xì)胞層面與細(xì)胞群體（組織）層面的表達(dá)分布信息。為方便臨床相關(guān)用戶的使用，團(tuán)隊(duì)共審編獲得36個常用免疫檢查點(diǎn)分子（如PDCD1、CTLA4、LAG3、HMGB1），并提供專門的搜索列表，以幫助各類癌癥的臨床免疫治療研究尋找更優(yōu)的治療靶點(diǎn)。

　　數(shù)據(jù)庫還配備了一個交互式綜合在線分析平臺，共集成2個分析模塊與7個分析功能。通過基因分析模塊，用戶可開展4個方面的實(shí)時分析及可視化展示：樣本內(nèi)目標(biāo)基因的整體表達(dá)概況；樣本內(nèi)基因在不同細(xì)胞類型間的表達(dá)比較；基因表達(dá)相關(guān)性計算及篩選；208個樣本中單細(xì)胞或bulk層面的基因表達(dá)比較。通過樣本分析模塊，用戶可進(jìn)行樣本間細(xì)胞組成比較、樣本內(nèi)細(xì)胞互作網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建以及基于TCGA的生存分析。該分析平臺將為用戶開展個性化的癌癥scRNA-seq數(shù)據(jù)挖掘提供友好的增值服務(wù)。

　　該研究工作得到中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)、國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計劃等項(xiàng)目資助。

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CancerSCEM數(shù)據(jù)庫在線分析平臺的7個分析功能展示