5月22日，國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Nucleic Acids Research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)中心題為“SMDB: a Spatial Multimodal Data Browser”的最新研究成果，該項(xiàng)工作為研究人員提供了空間多模態(tài)數(shù)據(jù)的交互可視化探索工具。
通過(guò)對(duì)組織器官的原位基因表達(dá)信息分析，高分辨率空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)極大地提升了科研人員對(duì)組織結(jié)構(gòu)的理解，從而在神經(jīng)科學(xué)、發(fā)育生物學(xué)以及疾病研究等重要領(lǐng)域中取得了重大突破。隨著空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)為代表的空間多組學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，其在空間多模態(tài)數(shù)據(jù)構(gòu)建圖譜以及疾病診斷治療中發(fā)揮了越來(lái)越重要的作用，不僅揭示了新的疾病特征，還能詮釋異常的細(xì)胞狀態(tài)與病變組織關(guān)聯(lián)起來(lái)的潛在因果機(jī)制。
目前已有工具可以將二維切片的基因表達(dá)模式進(jìn)行可視化、或者進(jìn)一步堆疊多張切片并形成組織的三維靜態(tài)視圖，但在三維空間中對(duì)空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的分子特征和空間形態(tài)進(jìn)行交互式探索仍然是一個(gè)難點(diǎn)。
生物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)中心研發(fā)的SMDB（Spatial Multimodal Data Browser）工具（https://www.biosino.org/smdb）支持研究人員對(duì)空間轉(zhuǎn)錄組等多模態(tài)數(shù)據(jù)在二維和三維空間中進(jìn)行交互式探索。在二維空間中，通過(guò)加載H&E染色圖像、基于基因表達(dá)的分子簇等，實(shí)現(xiàn)二維切片的分割以及基因表達(dá)特征邊界的識(shí)別，進(jìn)而推動(dòng)組織構(gòu)成的分析。在三維空間中，為研究人員提供靈活過(guò)濾采樣點(diǎn)重建形態(tài)學(xué)可視化，同時(shí)還可利用高分辨率的分子亞型擴(kuò)展解剖結(jié)構(gòu)的精度。為了提升用戶體驗(yàn)，SMDB提供了可定制的工作空間，用于互動(dòng)探索組織中的空間轉(zhuǎn)錄組采樣點(diǎn)。此外，還預(yù)置了國(guó)際知名腦科學(xué)研究機(jī)構(gòu)Allen Institute的小鼠大腦解剖圖集，為鼠腦形態(tài)學(xué)研究提供方便快捷的參考，同時(shí)也為研究空間形態(tài)學(xué)和各種組織的生物功能之間的復(fù)雜關(guān)系提供了一個(gè)全面有效的一站式解決方案。
圖注：SMDB三維形態(tài)學(xué)重構(gòu)示意圖
中國(guó)科學(xué)院上海營(yíng)養(yǎng)與健康研究所曹瑞芳、凌鋆超、博士研究生孟佳玥為該論文的共同第一作者。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、李亦學(xué)研究員和武漢大學(xué)劉峰教授為該論文的共同通訊作者。該研究獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)、科技部國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、上海市科技重大專項(xiàng)等的支持。
文章鏈接：https://academic.oup.com/nar/advance-article/doi/10.1093/nar/gkad413/7175352#406560333
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