水生所夏晓勤团队开发单细胞转录组和空间转录组两大数据库助力斑马鱼研究

作者：CZRC 发布时间：2023/10/27 2:26:00

器官和组织一般由多种细胞组成，不同细胞行使不同功能，表达谱也各异；此外，细胞之间还存在信号传递，即胞外空间位置环境对胞内的转录也存在影响。常规的转录组研究忽略了组织内部的复杂性，将其作为一群同质细胞进行处理与分析；单细胞转录组则纳入了对异质细胞的考量，但在样本处理过程中丢失了空间信息；而空间转录组技术则允许在保留细胞空间信息的前提下进行不同细胞的表征基因表达研究，通过异质细胞和细胞空间位置两个变量更好地展现研究目标的3D转录景观，该技术已广泛应用于生物学研究的各个领域，包括发育、疾病和再生等。而作为重要模式物种的斑马鱼，其单细胞转录组和空间转录组数据虽然正在加速积累，但依然有限且零散，不同实验室来源的空间转录组数据所使用的技术各不相同，也增加了数据的异质性和再利用的复杂性。

为此，水生所鱼类功能基因组学学科组的研究团队开发了以斑马鱼数据为主体的单细胞转录组数据库FishSCT（Fish Single-Cell Transcriptome Database, http://bioinfo.ihb.ac.cn/fishsct）[1]和空间转录组数据库FishSED（Fish Spatial Expression Database, http://bioinfo.ihb.ac.cn/fishsed）。相关成果发表在Science China Life Sciences期刊上。

FishSCT收录了发表于2022年10月之前的44项研究的129个数据集，并经过统一分析获得了964个标记基因和26,965个潜在标记基因信息，以及单细胞分辨率下的表达图谱（细胞数目：646,641），共涵盖9种鱼类的245种细胞类型。斑马鱼的相关数据构成数据库的主体，包括222种细胞类型的848个标记和13,800个潜在标记基因信息，所涉及的组织或者器官涵盖了斑马鱼生长发育时间线的各个阶段（图1A），这是斑马鱼单细胞转录组数据最齐全的在线资源。此外，用户可以在FishSCT中选择所感兴趣的目标基因，浏览它们在各个数据集下的表达水平信息（图1B-I）。

图1 FishSCT数据库内容和功能。A，斑马鱼各组织/器官中细胞类型和标记基因的数量；B-I， tubb5基因表达模式的可视化和结构与标记信息展示

FishSED涵盖了来自10个项目的56个数据集的斑马鱼空间表达谱数据。样本类型包括所有发育阶段的胚胎和其他几个组织，经过分析和处理后，获得了涵盖5种测序技术的3D基因表达图谱，建立了一个用户友好、交互性强的斑马鱼空间转录组数据平台。这是目前唯一的专门收录斑马鱼空间转录组数据的数据库。FishSED根据不同的测序技术提供了不同的可视化服务，还可进行跨数据集的多基因表达模式搜索与作图，为研究者进行比较分析提供了方便（图2）。

图2 FishSED数据库可视化结果示例

两个数据库的论文均发表在Science China Life Sciences期刊上，博士生郭成和叶伟东为并列第一作者，夏晓勤研究员和石米娟副研究员为并列通讯作者。该研究得到国家重点研发计划“鲤鲫、草鱼优异种质资源鉴定”课题（2021YFD1200804）、“重要养殖鱼类基因组选育与单性控制技术”任务（2018YFD0901201），以及中国科学院战略先导科技专项（XDA24010206）课题“鲤模块整合育种的生物信息学分析”任务的共同资助。

参考文献：

1. Guo C#, Ye W#, Shi M*, Duan Y, Zhang W, Cheng Y, Xia X-Q*. FishSCT: a zebrafish-centric database for exploration and visualization of fish single-cell transcriptome. Science China Life Sciences, 2023, 66(9): 2185-2188.

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