——習(xí)近平總書(shū)記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求
——中國(guó)科學(xué)院辦院方針
近日，國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Genomics, Proteomics & Bioinformatics在線發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院上海營(yíng)養(yǎng)與健康研究所生物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)中心張國(guó)慶研究員團(tuán)隊(duì)的最新研究成果，題為“PreDigs: A Database of Context-specific Cell-type Markers and Precise Cell Subtypes for Digestive Cell Annotation”。研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了一個(gè)面向消化系統(tǒng)細(xì)胞標(biāo)志物研究的綜合數(shù)據(jù)庫(kù)PreDigs（https://www.biosino.org/predigs/），系統(tǒng)整合了124個(gè)精選單細(xì)胞RNA測(cè)序數(shù)據(jù)集，涵蓋340萬(wàn)余個(gè)細(xì)胞。此外，PreDigs還提供了在線細(xì)胞注釋工具，允許用戶更靈活地對(duì)單細(xì)胞進(jìn)行分類，并能完整支持消化系統(tǒng)細(xì)胞亞型鑒定、腫瘤微環(huán)境分析和細(xì)胞異質(zhì)性研究等過(guò)程。
消化道癌癥是全球健康的主要威脅，其腫瘤微環(huán)境(Tumor Microenvironment, TME)具有高度異質(zhì)性，亟需精準(zhǔn)的單細(xì)胞圖譜進(jìn)行解析。然而現(xiàn)有的細(xì)胞標(biāo)志物數(shù)據(jù)庫(kù)普遍缺乏細(xì)胞類型的標(biāo)準(zhǔn)化工序、跨組織比對(duì)功能以及針對(duì)TME復(fù)雜性的深度注釋信息。PreDigs的建立有效填補(bǔ)了這一空白。
研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)整合大量scRNA-seq數(shù)據(jù)集并采用先進(jìn)的注釋流程，構(gòu)建了包含8個(gè)層級(jí)（圖1B）、142種細(xì)胞類型的本體樹(shù)。同時(shí)，針對(duì)不同研究需求，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地定義了三種上下文特異性標(biāo)志物：（1）“Cell Markers”——用于跨組織比較同一細(xì)胞類型；（2）“Subtype Markers”——用于揭示組織內(nèi)細(xì)胞亞型差異；（3）“TPN Markers”——用于解析腫瘤組織、癌旁組織及正常組織特異性（圖1A）。該數(shù)據(jù)庫(kù)還特別提供了三種精心設(shè)計(jì)的標(biāo)志物分析模塊，用于支持不同場(chǎng)景的研究需求（圖2）。這些細(xì)胞與標(biāo)志物數(shù)據(jù)主要來(lái)源于消化系統(tǒng)的正常、癌旁及癌變組織（圖1A），為深入研究消化道癌癥的TME提供了全面可靠的資源。
在此基礎(chǔ)上，PreDigs還提供了包括細(xì)胞本體樹(shù)瀏覽、標(biāo)志物可視化比較、單細(xì)胞數(shù)據(jù)集交互探索和在線細(xì)胞注釋工具在內(nèi)的多種功能。通過(guò)PreDigs，用戶不僅可以系統(tǒng)查詢與比較不同生理病理背景下細(xì)胞類型的標(biāo)志物及其功能特征，還可瀏覽并下載經(jīng)過(guò)統(tǒng)一處理的單細(xì)胞數(shù)據(jù)集。該數(shù)據(jù)庫(kù)目前已支持超過(guò)140種細(xì)胞類型的精準(zhǔn)注釋，極大促進(jìn)了消化道腫瘤微環(huán)境中細(xì)胞異質(zhì)性的深入解析，為研究人員開(kāi)展高通量單細(xì)胞數(shù)據(jù)挖掘提供了關(guān)鍵平臺(tái)支撐。
中國(guó)科學(xué)院上海營(yíng)養(yǎng)與健康研究所生物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)中心博士后孟佳玥、工程師黃俞瑋，同濟(jì)大學(xué)博士研究生韓夢(mèng)瑤為論文共同第一作者。中國(guó)科學(xué)院上海營(yíng)養(yǎng)與健康研究所張國(guó)慶研究員、高級(jí)工程師袁力贇為論文共同通訊作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、上海市市級(jí)科技重大專項(xiàng)、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（B類）、科技部國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目的支持。
文章鏈接：https://academic.oup.com/gpb/advance-article/doi/10.1093/gpbjnl/qzaf066/8224594
圖1：PreDigs數(shù)據(jù)概況。A）PreDigs數(shù)據(jù)庫(kù)包含124個(gè)經(jīng)過(guò)專門(mén)處理的單細(xì)胞RNA測(cè)序數(shù)據(jù)集，涵蓋142種細(xì)胞類型，總共涉及約340萬(wàn)個(gè)細(xì)胞，來(lái)源于5種消化器官和3種組織類型。餅圖分別展示了不同消化器官（上圖）及不同組織類型（下圖）中數(shù)據(jù)集和單細(xì)胞的分布情況。B）細(xì)胞本體樹(shù)結(jié)構(gòu)示意圖，共包含8個(gè)層級(jí)。該層次結(jié)構(gòu)中所使用的細(xì)胞類型名稱均遵循細(xì)胞本體數(shù)據(jù)庫(kù)（Cell Ontology）提供的標(biāo)準(zhǔn)化命名及格式規(guī)范。
圖2：PreDigs 數(shù)據(jù)庫(kù)概覽
