ABC portal：血細(xì)胞的單細(xì)胞數(shù)據(jù)庫

        血液/免疫細(xì)胞參與所有人體組織的正常和失調(diào)功能。造血和血液/免疫紊亂研究受到單細(xì)胞技術(shù)突破的顯著推動。發(fā)現(xiàn)對造血譜系和分化軌跡的高分辨率區(qū)分。從胎兒到成人精心描繪了造血系統(tǒng)的發(fā)展，涵蓋了許多造血譜系，例如造血干細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、巨核細(xì)胞、先天淋巴樣細(xì)胞和T細(xì)胞。同時，許多類型的血液/免疫細(xì)胞的異質(zhì)性通過單細(xì)胞測序進(jìn)一步揭示，例如中性粒細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞、T細(xì)胞和骨髓細(xì)胞。另一方面，通過單細(xì)胞分析揭示了血液疾病進(jìn)展和治療的新型細(xì)胞和調(diào)節(jié)機(jī)制。研究表明，惡性血細(xì)胞和干細(xì)胞的異質(zhì)性是急性髓系白血病 （AML）、慢性髓系白血病 （CML）、急性淋巴白血病 （ALL）、骨髓增殖性腫瘤 （MPN）、再生障礙性貧血（AA）、淋巴瘤和多發(fā)性骨髓瘤（MM）的疾病發(fā)生和進(jìn)展的基礎(chǔ)。發(fā)現(xiàn)了AML、CLL和MM的亞細(xì)胞型特異性藥物反應(yīng)和耐藥機(jī)制?？傊?，使用單細(xì)胞方法的大規(guī)模研究成為血液學(xué)和免疫學(xué)研究的寶貴資源。然而，仍然缺乏血液學(xué)特異性的交互式再分析單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)庫。
        最近，中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院血液病研究所團(tuán)隊發(fā)布了一個血細(xì)胞的單細(xì)胞數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫——ABC portal（http://abc.sklehabc.com），該數(shù)據(jù)相關(guān)文章發(fā)表在Nucleic Acids Res期刊（IF:19.160）。

        ABC portal是一個血液/免疫細(xì)胞特異性數(shù)據(jù)庫和工具，具有單細(xì)胞分辨率的血細(xì)胞類型，特別是造血干細(xì)胞/祖細(xì)胞（HSPC）的精選注釋。ABC門戶網(wǎng)站提供四個交互式模塊，用于探索和分析基因表達(dá)、細(xì)胞組成、基因特征和細(xì)胞間通訊。收集了111個造血和發(fā)育數(shù)據(jù)集和87個血液疾病數(shù)據(jù)集，所有這些都通過統(tǒng)一的分析管道。通過分別整合人類和小鼠的四個和六個數(shù)據(jù)集生成了精選的細(xì)胞類型參考。ABC中的所有數(shù)據(jù)集均通過兩個參考文獻(xiàn)統(tǒng)一重新標(biāo)注，便于跨數(shù)據(jù)集比較。更重要的是，ABC允許在一個數(shù)據(jù)集中重新分析用戶選擇的數(shù)據(jù)子集或跨數(shù)據(jù)集進(jìn)行比較。

ABC portal中的數(shù)據(jù)集
        目前數(shù)據(jù)庫中有122個人類數(shù)據(jù)集和76個小鼠數(shù)據(jù)集，來源類型主要包括骨髓、PBMC、臍帶血、胎肝等。有111個正常造血數(shù)據(jù)集和87個疾病相關(guān)數(shù)據(jù)集。與疾病相關(guān)的數(shù)據(jù)集包括12種血液疾病類型和26種與血液和免疫細(xì)胞相關(guān)的炎癥，感染和其他疾病的數(shù)據(jù)集。淋巴瘤、MM、AML和ALL是研究最常的血液系統(tǒng)惡性腫瘤。正常的造血數(shù)據(jù)集主要來自造血層次和造血系統(tǒng)發(fā)育的研究，涵蓋不同類型的造血譜系。同時，我們的數(shù)據(jù)庫包含來自各種平臺的數(shù)據(jù)集。

參考數(shù)據(jù)集
        在總共 198 個數(shù)據(jù)集中，有 64 個數(shù)據(jù)集具有原始單元格類型注釋。為了便于數(shù)據(jù)集的重用，除了來自出版物的原始注釋外，我們還分別為人類和小鼠數(shù)據(jù)集提供了統(tǒng)一的細(xì)胞類型注釋。統(tǒng)一的注釋是從我們建立的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組參考轉(zhuǎn)移的標(biāo)簽。
        對于人類參考數(shù)據(jù)集，我們整合了來自人類血細(xì)胞圖譜（ABC）項目的三個骨髓（BM）樣本、兩個胎兒骨髓（FBM）樣本和兩個來自人類細(xì)胞圖譜（HCA）的BM和兩個臍帶血（CB）樣本，以生成人類參考。將集成參考劃分為44個簇，并通過組合兩種類型的信息來確定簇的單元身份。首先，來自ABC數(shù)據(jù)集，HCA數(shù)據(jù)集和FBM數(shù)據(jù)集文獻(xiàn)的單元格注釋。二、規(guī)范標(biāo)記基因的表達(dá)。比較BM，CB和FBM的細(xì)胞組成，GMP在BM和FBM中富集，HSC在CB和成人BM中富集。CD14單核細(xì)胞1富集于FBM，CD14單核細(xì)胞2富集于CB和成人BM，CD16+單核細(xì)胞富集于成人BM，幼稚B和幼稚T細(xì)胞富集于CB。

樣品選擇和過濾功能
        ABC門戶允許按物種、組織來源、疾病和出版物搜索數(shù)據(jù)集。ABC門戶的一個重要特點(diǎn)是，特定于數(shù)據(jù)集的過濾器及其組合可以實現(xiàn)定制的樣品選擇和重新分析?？梢允褂谩? 添加”按鈕有選擇地添加特定于數(shù)據(jù)集的過濾器?；謴?fù)樣品過濾器的不同組合，包括組織類型、患者表型、流式細(xì)胞術(shù)門控和治療，并可應(yīng)用于所有分析模塊。例如，用戶可以從B-ALL樣品中選擇流式細(xì)胞術(shù)分選的CD45 +細(xì)胞進(jìn)行后續(xù)分析和比較。此外，每個單元格的元數(shù)據(jù)在“元信息”選項卡中提供，數(shù)據(jù)預(yù)處理的步驟記錄在“處理”選項卡中。

應(yīng)用模塊

        UMAP 模塊。
        該模塊包含兩個探索功能。一個功能是多級細(xì)胞標(biāo)注，包括原始樣本信息、原始細(xì)胞類型標(biāo)注（如有）、統(tǒng)一細(xì)胞型標(biāo)注和惡性腫瘤。用戶可以通過滑塊按鈕在原始注釋和統(tǒng)一注釋之間輕松切換。特別地，我們提供了一個開關(guān)按鈕來顯示惡性細(xì)胞的可能細(xì)胞類型，這允許用戶探索惡性細(xì)胞的特征和異質(zhì)性。例如，顯示B-ALL樣本中的惡性細(xì)胞大多是前B細(xì)胞和前B細(xì)胞。另一個功能是通過UMAP和小提琴圖進(jìn)行基因表達(dá)可視化。例如，DNTT是B祖細(xì)胞的標(biāo)記基因，在惡性細(xì)胞中高度表達(dá)GSE153697數(shù)據(jù)集。這些結(jié)果證實了細(xì)胞類型和惡性細(xì)胞注釋的準(zhǔn)確性。還可以比較給定細(xì)胞類型、細(xì)胞類型或惡性腫瘤的樣本之間的基因表達(dá)。

        表達(dá)式模塊
        該模塊顯示所選簽名中基因的量表表達(dá)以及所選基因集的AUCell評分。除了規(guī)范基因集外，我們還從文獻(xiàn)中收集了15個與血液疾病相關(guān)的基因集，以方便用戶進(jìn)行分析，例如“AML LSC +基因”標(biāo)記。該模塊允許比較所選細(xì)胞類型中患者或不同細(xì)胞類型的特征表達(dá)，指示患者之間的特征差異或不同細(xì)胞類型的特征富集。例如，AML樣本中“AML LSC +基因”基因在細(xì)胞類型中的表達(dá)表明，白血病干細(xì)胞相關(guān)基因在HSC / MPP，LMPP和GMP中高表達(dá)。