5月22日，國際學術期刊Nucleic Acids Research在線發(fā)表了中國科學院上海營養(yǎng)與健康研究所生物醫(yī)學大數(shù)據(jù)中心題為“SMDB: a Spatial Multimodal Data Browser”的最新研究成果，該項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。
通過對組織器官的原位基因表達信息分析，高分辨率空間轉錄組學極大地提升了科研人員對組織結構的理解，從而在神經(jīng)科學、發(fā)育生物學以及疾病研究等重要領域中取得了重大突破。隨著空間轉錄組學為代表的空間多組學技術的不斷發(fā)展，其在空間多模態(tài)數(shù)據(jù)構建圖譜以及疾病診斷治療中發(fā)揮了越來越重要的作用，不僅揭示了新的疾病特征，還能詮釋異常的細胞狀態(tài)與病變組織關聯(lián)起來的潛在因果機制。
目前已有工具可以將二維切片的基因表達模式進行可視化、或者進一步堆疊多張切片并形成組織的三維靜態(tài)視圖，但在三維空間中對空間轉錄組數(shù)據(jù)的分子特征和空間形態(tài)進行交互式探索仍然是一個難點。
生物醫(yī)學大數(shù)據(jù)中心研發(fā)的SMDB（Spatial Multimodal Data Browser）工具（https://www.biosino.org/smdb）支持研究人員對空間轉錄組等多模態(tài)數(shù)據(jù)在二維和三維空間中進行交互式探索。在二維空間中，通過加載H&E染色圖像、基于基因表達的分子簇等，實現(xiàn)二維切片的分割以及基因表達特征邊界的識別，進而推動組織構成的分析。在三維空間中，為研究人員提供靈活過濾采樣點重建形態(tài)學可視化，同時還可利用高分辨率的分子亞型擴展解剖結構的精度。為了提升用戶體驗，SMDB提供了可定制的工作空間，用于互動探索組織中的空間轉錄組采樣點。此外，還預置了國際知名腦科學研究機構Allen Institute的小鼠大腦解剖圖集，為鼠腦形態(tài)學研究提供方便快捷的參考，同時也為研究空間形態(tài)學和各種組織的生物功能之間的復雜關系提供了一個全面有效的一站式解決方案。
圖注：SMDB三維形態(tài)學重構示意圖
中國科學院上海營養(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。中國科學院上海營養(yǎng)與健康研究所張國慶研究員、李亦學研究員和武漢大學劉峰教授為該論文的共同通訊作者。該研究獲得了國家自然科學基金、中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項、科技部國家重點研發(fā)計劃、上海市科技重大專項等的支持。
文章鏈接：https://academic.oup.com/nar/advance-article/doi/10.1093/nar/gkad413/7175352#406560333
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