肝臟是一個(gè)重要的器官,具有廣泛的代謝功能和許多獨(dú)特的免疫特性。在解剖學(xué)上,人的肝臟由4個(gè)葉組成,小鼠的肝臟由5個(gè)葉組成。肝小葉是肝臟的基本結(jié)構(gòu)單元。肝小葉中的血液從門(mén)脈和肝竇網(wǎng)絡(luò)流向中央靜脈。高度結(jié)構(gòu)化的分帶構(gòu)建了一個(gè)梯度代謝微環(huán)境,促進(jìn)氧氣攝入、檢測(cè)和清除感染,并吸收氮和激素。在免疫學(xué)中,肝臟富含豐富的常駐免疫細(xì)胞,這些免疫細(xì)胞以各種模式分布在肝細(xì)胞和門(mén)脈周?chē)梢詮难褐心技庖呒?xì)胞。由于肝臟是一個(gè)免疫耐受器官,它不僅對(duì)腸道中的病原體和微生物群敏感,而且經(jīng)常發(fā)生原發(fā)性腫瘤和轉(zhuǎn)移。因此,促進(jìn)細(xì)胞群體在肝臟再生、生理、疾病和癌癥方面的研究迫在眉睫。
肝臟的單細(xì)胞RNA測(cè)序(scRNA-seq)已被廣泛應(yīng)用于構(gòu)建肝細(xì)胞圖譜,揭示了疾病和發(fā)育階段肝臟的不同亞型和特征。scRNA-seq報(bào)道了關(guān)鍵基因、未知細(xì)胞亞型和細(xì)胞間通訊,為正常和患病肝臟提供了多維視角,極大地提高了我們對(duì)肝臟發(fā)育和功能的理解。這些發(fā)現(xiàn)對(duì)于開(kāi)發(fā)免疫療法和臨床治療的潛在靶點(diǎn)也是非常寶貴的。然而,沒(méi)有一項(xiàng)研究整合了這些肝臟scRNA-seq數(shù)據(jù),并對(duì)其進(jìn)行了系統(tǒng)分析,以有效地破譯可變的肝臟轉(zhuǎn)錄特征。
最近,Small Methods期刊雜志(IF=12.4)上發(fā)表了題為“scLiverDB: a database of human and mouse liver transcriptome landscapes at single-cell resolution”的文章。該文章主要介紹scLiverDB數(shù)據(jù)庫(kù)(http://bioinfo.life.hust.edu.cn/liverdb),該數(shù)據(jù)庫(kù)收錄人類(lèi)和小鼠肝臟的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)。
scLiverDB當(dāng)前版本收集兩個(gè)物種(人和小鼠),62個(gè)數(shù)據(jù)集,9050個(gè)樣品,11種肝臟疾病類(lèi)型,9種單細(xì)胞建庫(kù)平臺(tái),以及23個(gè)肝臟發(fā)育時(shí)間點(diǎn)數(shù)據(jù),共計(jì)1741734個(gè)高質(zhì)量細(xì)胞的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù),其中,1071108個(gè)人類(lèi)肝臟細(xì)胞;670626個(gè)小鼠肝臟細(xì)胞。在人類(lèi)肝臟中鑒定出115種細(xì)胞類(lèi)型,在小鼠肝臟中鑒定出45種細(xì)胞類(lèi)型。11種疾病類(lèi)型,包括正常、損傷、細(xì)菌感染、急性肝衰竭、非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)、非酒精性脂肪性肝炎(NASH)、肝纖維化、肝硬化、腫瘤干細(xì)胞(CSC)、肝內(nèi)膽管癌(iCCA/ICC)和肝癌(HCC)。對(duì)于人類(lèi)細(xì)胞類(lèi)型,注釋了7種肝細(xì)胞亞型,6種內(nèi)皮細(xì)胞亞型、14種祖細(xì)胞亞型和11種疾病相關(guān)細(xì)胞亞型以及62種免疫細(xì)胞和17種其他細(xì)胞亞型。對(duì)于小鼠細(xì)胞類(lèi)型,注釋了4種肝細(xì)胞亞型、5種內(nèi)皮細(xì)胞亞型和7種祖細(xì)胞亞型,6種疾病相關(guān)細(xì)胞亞型以及14種免疫細(xì)胞和8種其他細(xì)胞亞型。
所有細(xì)胞類(lèi)型及其標(biāo)記都列在scLiverDB的“文檔”頁(yè)面上。數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建了以下四個(gè)模塊來(lái)探索scLiverDB中人類(lèi)和小鼠肝臟基因表達(dá)譜的景觀:(i)瀏覽每個(gè)數(shù)據(jù)集和多尺度分析結(jié)果;(ii)在數(shù)據(jù)集中顯示基因表達(dá)的多種可視化方法;(iii)比較數(shù)據(jù)集之間的基因表達(dá);(iv)時(shí)間序列scRNA-seq數(shù)據(jù)集中的基因表達(dá)模式。
瀏覽數(shù)據(jù)集
數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建了“瀏覽”頁(yè)面,允許用戶通過(guò)點(diǎn)擊分層分類(lèi)樹(shù)。具體來(lái)說(shuō),用戶可以點(diǎn)擊GSE115469的層次分類(lèi)樹(shù)。然后,數(shù)據(jù)集的詳細(xì)信息將顯示在右側(cè)面板中。全球信息包括文章標(biāo)題、登錄、物種、階段、條件、期刊、PMID和平臺(tái)。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)部分包括數(shù)據(jù)集概述、UMAP/tSNE降維圖、細(xì)胞成分和每個(gè)聚類(lèi)中前3個(gè)標(biāo)記基因的表達(dá)。單擊細(xì)胞類(lèi)型時(shí),將顯示重要DEG和KEGG/GO富集結(jié)果的列表。
數(shù)據(jù)比較
scLiverDB支持不同scRNA-seq數(shù)據(jù)集之間的基因表達(dá)比較,以單細(xì)胞分辨率探索不同肝病或發(fā)育階段的異質(zhì)性。在“比較”頁(yè)面上, scLiverDB的所有數(shù)據(jù)集顯示在一個(gè)表格中,其中包含詳細(xì)信息,包括數(shù)據(jù)集ID、物種、階段、文章信息、細(xì)胞數(shù)量、技術(shù)平臺(tái)和數(shù)據(jù)集描述。選擇兩個(gè)數(shù)據(jù)集并單擊“比較”按鈕后,將顯示按細(xì)胞類(lèi)型著色的UMAP圖。然后,用戶可以搜索多個(gè)基因,以同時(shí)比較其細(xì)胞類(lèi)型分布(tSNE/UMAP)和基因表達(dá)水平。
差異表達(dá)
在“差異表達(dá)”頁(yè)面上,scLiverDB提供了比較健康和患病肝臟中特異性表達(dá)基因的功能。用戶可以選擇感興趣的疾病和多個(gè)基因進(jìn)行搜索。點(diǎn)擊“Diff”按鈕后,小提琴圖和特征圖(UMAP)將顯示不同細(xì)胞類(lèi)型中的基因表達(dá)分布和pro文件。
搜索
在“搜索”頁(yè)面上,scLiverDB在一個(gè)項(xiàng)目中提供了五種方法可視化的多個(gè)基因搜索。脊線圖和小提琴圖顯示了輸入基因在不同細(xì)胞類(lèi)型中的表達(dá)譜和分布。特征圖顯示了細(xì)胞在低維空間中的表達(dá)(通過(guò)UMAP降維),細(xì)胞由基因的表達(dá)值著色。此外,熱圖反映了前50個(gè)細(xì)胞在細(xì)胞類(lèi)型水平上的基因表達(dá),而點(diǎn)圖說(shuō)明了在單細(xì)胞分辨率下表達(dá)的細(xì)胞百分比、不同細(xì)胞類(lèi)型中的基因(按點(diǎn)大小)和平均基因表達(dá)水平(按點(diǎn)顏色)