Aging Atlas：衰老生物學(xué)的多組學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)

隨著全球老齡化人口的逐步增長(zhǎng)，研究和制定健康老齡化戰(zhàn)略的需求變得越來(lái)越重要，并呈現(xiàn)出新的緊迫性。衰老是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，受遺傳和表觀遺傳調(diào)控、翻譯后調(diào)控、代謝調(diào)控、宿主-微生物組相互作用、生活方式和許多其他因素的影響。近年來(lái)，高通量組學(xué)技術(shù)（包括基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、表觀基因組學(xué)、代謝組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、藥物基因組學(xué)和宏基因組學(xué)）已廣泛應(yīng)用于衰老研究，從而對(duì)衰老相關(guān)的分子變化進(jìn)行大規(guī)模分析。因此，與衰老相關(guān)的有價(jià)值的數(shù)據(jù)量越來(lái)越大，需要一個(gè)開(kāi)放和集成的數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)支持新的衰老研究領(lǐng)域。

中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所劉光慧研究組、曲靜研究組和北京基因組研究所（國(guó)家生物信息中心）鮑一明研究組、張維綺研究組合作建立了Aging Atlas數(shù)據(jù)庫(kù)（https://bigd.big.ac.cn/aging/index）。數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)文章于2020年10月29日以“Aging Atlas: a multi-omics database for aging biology”為題在線發(fā)表于Nucleic Acids Research雜志（IF=11.501）。

Aging Atlas 目前的實(shí)現(xiàn)包括五個(gè)模塊：轉(zhuǎn)錄組學(xué)、單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)、表觀基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和藥物基因組學(xué)。此外，Aging Atlas Consortium 還手動(dòng)管理了一系列與衰老相關(guān)的人類和小鼠基因(GAAA)。GAAA 部分現(xiàn)在包含數(shù)百個(gè)人類和小鼠衰老相關(guān)基因，分為 10 個(gè)“基因集”和相應(yīng)的 KEGG 通路。基因組具有成熟的老化特征，包括基因組不穩(wěn)定性、端粒磨損、表觀遺傳改變、蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)喪失、線粒體功能障礙、營(yíng)養(yǎng)感知失調(diào)、細(xì)胞間通訊改變、細(xì)胞衰老和干細(xì)胞衰竭。Aging Atlas Consortium 的老年學(xué)專家將 GAAA 中的每個(gè)基因都?xì)w因于這些基因集。因此，GAAA 提供了 Aging Atlas 的基準(zhǔn)部分，以幫助用戶更好地解釋這些與衰老相關(guān)的基因的生物學(xué)意義。

轉(zhuǎn)錄組學(xué) (RNA-Seq) 模塊

RNA-seq 模塊對(duì)與衰老相關(guān)的全基因組轉(zhuǎn)錄組變化進(jìn)行編目。RNA-seq 模塊中收集的數(shù)據(jù)集來(lái)自與衰老研究相關(guān)的已發(fā)表文章。該模塊收集在特定基因干預(yù)（過(guò)表達(dá)、敲除等）時(shí)觀察到的轉(zhuǎn)錄組變化，該模塊還收集特定組織和器官在生理和病理衰老過(guò)程中基因表達(dá)譜的變化。RNA-seq 模塊目前包含 > 18 000 個(gè)可能與衰老有關(guān)的差異表達(dá)基因 (DEG)。在 RNA-seq 模塊中，可以通過(guò)基因名稱輕松搜索 DEG，并且每個(gè) DEG 條目都包含潛在的實(shí)驗(yàn)條件和基因表達(dá)的倍數(shù)變化及其發(fā)布的來(lái)源?？梢韵螺d每篇文章中的所有搜索結(jié)果和相應(yīng)的DEG數(shù)據(jù)庫(kù)。

單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué) (scRNA-Seq) 模塊

scRNA-seq 模塊系統(tǒng)地組織了基因表達(dá)隨年齡增長(zhǎng)的組織和細(xì)胞類型特異性異質(zhì)變化。該模塊提供不同細(xì)胞類型或亞型的高分辨率、綜合參考圖，以及它們的時(shí)空分布信息，以及在不同衰老相關(guān)或疾病條件下每種細(xì)胞類型或亞型的基因表達(dá)模式。該模塊目前包括來(lái)自大鼠、猴子和人類的 14 種衰老組織的單細(xì)胞 RNA 測(cè)序數(shù)據(jù)集。這些數(shù)據(jù)包括從單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)圖譜中的多個(gè)哺乳動(dòng)物組織中提取的細(xì)胞類型注釋和細(xì)胞類型特異性 DEG，用于衰老和熱量限制 (CR)。該模塊還包含單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，涵蓋非人類靈長(zhǎng)類動(dòng)物的卵巢、胰島、主動(dòng)脈、視網(wǎng)膜和心肺衰老，以及老年 COVID-19 患者中人類循環(huán)免疫細(xì)胞的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)景觀。

表觀基因組學(xué) (ChIP-Seq) 模塊

ChIP-seq 模塊目前包含大量染色質(zhì)免疫沉淀測(cè)序 (ChIP-seq) 數(shù)據(jù)，反映了特定的衰老相關(guān)基因座是如何受組蛋白修飾和轉(zhuǎn)錄因子調(diào)節(jié)的。這些數(shù)據(jù)有助于闡明調(diào)控因素如何在全基因組范圍內(nèi)影響衰老過(guò)程中的基因表達(dá)。ChIP-seq 數(shù)據(jù)來(lái)自已發(fā)表的與衰老相關(guān)的文章，并使用相同的分析方法處理原始數(shù)據(jù)以保持一致性。直觀地顯示了衰老過(guò)程中特定基因組位點(diǎn)不同轉(zhuǎn)錄因子的富集或組蛋白修飾的變化。

蛋白質(zhì)組學(xué)（蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用）模塊

衰老過(guò)程中蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)受損是典型的，蛋白質(zhì)相互作用隨著年齡的增長(zhǎng)而發(fā)生顯著變化。蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用模塊（PPI）旨在允許查詢感興趣的蛋白質(zhì)及其與衰老相關(guān)的相互作用蛋白。結(jié)果以兩種方式呈現(xiàn)：交互式表格和網(wǎng)絡(luò)圖。前者提供了更詳細(xì)的信息，包括相互作用蛋白的數(shù)量、細(xì)胞/組織類型和支持相互作用的出版物；后者允許蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)的可視化，并提供使用在線工具對(duì)選定數(shù)據(jù)執(zhí)行基因本體或 KEGG 通路分析的選項(xiàng)。因此，PPI 將成為分析細(xì)胞衰老過(guò)程中關(guān)鍵蛋白質(zhì)相互作用的有用模塊，從而可以在蛋白質(zhì)水平上更好地了解人類衰老。

藥物基因組學(xué)（老年保護(hù)化合物）模塊

該老年保護(hù)化合物模塊專注于老年保護(hù)劑，允許用戶查詢與衰老相關(guān)的化合物，根據(jù)衰老表型、靶點(diǎn)、途徑和與年齡相關(guān)的疾病，提供應(yīng)用于模型生物的相關(guān)化合物的匯總數(shù)據(jù)。該模塊目前包含來(lái)自藥物治療分析（體內(nèi)和體外）的數(shù)百種化合物和組學(xué)數(shù)據(jù)集的列表，揭示由特定壽命/延長(zhǎng)健康壽命的藥物引起的基因表達(dá)變化。在該模塊的首頁(yè)，用戶可以瀏覽“熱門小分子”功能，每周更新列出搜索最多的化合物；“臨床試驗(yàn)”提供了老年保護(hù)劑的臨床試驗(yàn)數(shù)據(jù)；“專題文章”展示了衰老領(lǐng)域的最新研究。重要的是，用戶可以通過(guò)藥物名稱、目標(biāo)基因或來(lái)源論文的 DOI 輕松搜索，以獲取有關(guān)老年保護(hù)化合物的詳細(xì)信息。該模塊不僅提供了延長(zhǎng)壽命和延長(zhǎng)健康期的化合物列表，還提供了有關(guān)藥物引起的基因調(diào)控和表達(dá)變化的信息。