|
打網(wǎng)球,、玩音樂,，北大博士生唐澤方，“曾經(jīng)也是個主音吉他手”,； 在腫瘤基因組大數(shù)據(jù)研究中,，自稱為生信軟件的“產(chǎn)品經(jīng)理+軟開工程師”,，一轉(zhuǎn)眼腦洞就開到了手機APP上… 人們喜歡說“智造”,，而非“制造”，大抵是因為,，與其對仗的,，應(yīng)當是一顆好奇而智慧的靈魂。  北京大學生命科學學院唐澤方博士 （受訪者供圖） 歡迎您點擊文末的“閱讀原文”填寫唐澤方博士發(fā)起的GEPIA使用情況問卷調(diào)查,，任何技術(shù)問題,，請聯(lián)系：[email protected] 癌癥表達譜 數(shù)據(jù)可視化 GEPIA、 GE-mini 關(guān)鍵詞 全文約4000字,，閱讀用時8分鐘 崗位職責 癌癥表達譜分析在基因功能研究,、藥物靶點篩選,、分子亞型診斷等多個領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。國內(nèi)外在此方面已積累了海量數(shù)據(jù),，如TCGA和GTEx等,。
然而，如何能有效的整合和利用這些已有的大數(shù)據(jù)信息,，讓無生信分析基礎(chǔ)的科研人員和臨床醫(yī)生能夠靈活檢索和運用已有表達譜數(shù)據(jù)信息,，同時實現(xiàn)友好的交互和圖形化展示，這個難題橫梗在不少研究者面前,。 GEPIA（http://gepia./）的發(fā)布很好的解決了上述問題,。 GEPIA是一種癌癥表達譜數(shù)據(jù)的交互式web服務(wù)器，包含來自TCGA和GTEx的9736個腫瘤樣本和8,587個正常樣本的RNA測序表達數(shù)據(jù),。  GEPIA包含腫瘤/正常組織的差異表達分析,、不同癌癥類型或病理階段的分析、生存分析,、相關(guān)性分析和降維分析等多種分析模塊,，同時還提供快速定制功能，在很大程度上填補了癌癥基因組學大數(shù)據(jù)和終端用戶之間的信息缺口,，幫助臨床醫(yī)生和科研工作者更高效的利用已有的公共數(shù)據(jù)資源,。 今年4月，北京大學張澤民團隊的唐澤方博士以第一作者身份在Nucleic Acids Research雜志上在線發(fā)表題為“GEPIA: a web server forcancer and normal gene expression profiling and interactive analyses”的文章（李辰威博士,，為本文共同第一作者）,，詳細介紹了開源癌癥大數(shù)據(jù)分析網(wǎng)站--GEPIA。  令人驚喜的是,，唐博士還在手機移動端進行了癌癥大數(shù)據(jù)可視化的研發(fā)嘗試,。在今年1月，唐博士以通訊作者和一作身份在Bioinformatics雜志上發(fā)表題為“GE-mini: a mobile APP for large-scale gene expression visualization”的報道,，發(fā)布了可良好支持安卓和Mac OS兩種系統(tǒng)的癌癥大數(shù)據(jù)可視化手機APP GE-mini ,。 為更好地了解這個越來越廣被應(yīng)用的軟件的背景、技術(shù)特點等,，生信者言《第一作者》欄目采訪了GEPIA軟件的作者－－唐澤方博士,。 Part1： 軟件開發(fā)者唐澤方博士研究方向介紹 崗位職責 生信者言：請?zhí)撇┦肯茸鰝€自我介紹。 唐澤方博士：大家好,，我是唐澤方,，是北京大學生命科學學院BIOPIC張澤民組的博士四年級研究生。在2014年我加入張澤民研究員的課題組開始攻讀博士學位,，主要研究方向是TCGA 癌癥大數(shù)據(jù)與GTEx 正常組織大數(shù)據(jù)的整合與數(shù)據(jù)挖掘,。 崗位職責 生信者言：能具體說說您和您所在團隊的研究內(nèi)容與方向嗎？ 唐澤方博士：我們致力于用前沿的基因組學和生物信息學技術(shù)來解決癌癥生物學中的重要問題,，結(jié)合計算（干）和實驗（濕）方法來揭示腫瘤發(fā)生過程,、微環(huán)境和對藥物響應(yīng)中的系統(tǒng)變化和具體遺傳因素,，以推進癌癥免疫治療和靶向治療的發(fā)展。 首先,，我們應(yīng)用單細胞測序技術(shù)來研究腫瘤微環(huán)境,，特別是浸潤腫瘤免疫細胞的精確組成和功能狀態(tài)，應(yīng)用單細胞測序技術(shù)來研究腫瘤的異質(zhì)性以及各種異質(zhì)性對癌細胞的功能和藥敏的影響,。 第二,，我們將尖端生物信息學方法應(yīng)用到癌癥基因組學大數(shù)據(jù)中，以揭示癌癥的亞型,、驅(qū)動基因以及其他致癌因素的遺傳基礎(chǔ),，如基因融合、等位基因差異表達,、腫瘤特有的轉(zhuǎn)錄異構(gòu)體等,，從而發(fā)現(xiàn)新型癌癥靶點和標記物。 第三,，我們開發(fā)原創(chuàng)性的生物信息學工具來進行單細胞基因組數(shù)據(jù)和大規(guī)模癌癥基因組學數(shù)據(jù)的分析,、整合和可視化，為對這些數(shù)據(jù)的有效挖掘提供基礎(chǔ),。 崗位職責 生信者言：非常前沿的研究,！我想幫有志于參與研究工作的小伙伴們問一句，是否有機會加入張老師的團隊,？ 唐澤方博士：當然,，歡迎加入張澤民老師團隊。 目前招聘的崗位有：博士后（癌癥基因組學和生物信息學）,、實驗技術(shù)人員,、生物信息學工程師/助理研究員。 申請詳情看這里： http:///index.php/positions/eng/ Part2： 表達譜可視化軟件GEPIA技術(shù)細節(jié) 崗位職責 生信者言：目前,，還有哪些GDEPIA同類軟件,？GEPIA相對于其他同類軟件，優(yōu)勢在哪里,？ 唐澤方博士：其他一些分析工具,，如cBioPortal（www.cbioportal.org/） 、HPA（www.proteinatlas.org/）,、Expression Atlas（www.ebi.ac.uk/gxa/）等,，這些軟件各有側(cè)重,，如cBioPorta擅長處理多組學數(shù)據(jù),，HPA優(yōu)勢在于蛋白信息的整合，而Expression Atlas則提供了多物種的表達數(shù)據(jù),，等等,。但是,，盡管這些數(shù)據(jù)庫都提供了一定程度的可視化和分析功能，也得到了廣泛應(yīng)用,，但都沒有充分解決實驗生物學家需要的許多額外的表達分析功能,。
GEPIA則更為全面和方便。 GEPIA提供了關(guān)鍵的交互分析和定制功能,，包括腫瘤/正常組織差異表達譜分析,、剖面繪制、病理分期,、生存分析和降維分析等,。網(wǎng)頁式的交互界面讓使用更為簡單，只需點擊GEPIA 就可以進行綜合全面的表達分析,，大大促進了研究領(lǐng)域內(nèi)的數(shù)據(jù)挖掘,、科學討論和治療的發(fā)現(xiàn)過程。此外,，GEPIA還能夠提供快速定制功能,，以滿足不同的數(shù)據(jù)處理需求。  崗位職責 生信者言：GEPIA 主要整合了哪些數(shù)據(jù)庫的信息? 主體架構(gòu)是什么樣的? 還有我比較好奇的是,，在整合進來的這么多作圖,、統(tǒng)計小工具中，大家使用最多的有哪些? 唐澤方博士：除了大家最耳熟能詳?shù)?TCGA數(shù)據(jù)庫之外,，在GEPIA中我們還整合了 GTEx 的數(shù)據(jù),，TCGA 和 GTEx 的表達量數(shù)據(jù)，都是在同一個 pipeline下重新算出來的,，可以直接比較,。 架構(gòu)上來講，GEPIA用MySQL創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫,，主體分析流程由R和Perl完成,，用php實現(xiàn)網(wǎng)頁式交互展示。  在GEPIA的所有功能中,，最受歡迎的三大明星功能就是：生存分析(Survival Analysis),、相關(guān)性分析(CorrelationAnalysis)、盒式圖繪制(Boxplot),。 崗位職責 生信者言：能否跟大家分享一個GEPIA 的使用案例? 唐澤方博士：利用GEPIA我們可以從多個角度分析一個基因：比如CTHRC1這個基因,，通過stage與表達的關(guān)系圖，boxplot分析以及survivalanalysis,，我們得到了如下的結(jié)果： 這三個結(jié)果顯示,，CTHRC1基因在癌和癌旁比較是癌高表達基因，且在胃癌中,，分期越晚,，表達量越高,，同時，高表達的群體其預(yù)后會比低表達群體預(yù)后差,。在文獻調(diào)研過程中,，我們發(fā)現(xiàn)該基因在胃癌中是一個預(yù)后marker，因此,，這個結(jié)果在GEPIA 中就得到了很好的驗證,。  崗位職責 生信者言：GEPIA 的在線分析界面非常方便、友好,、易用,。那么，目前的訪問量和用戶量如何? 唐澤方博士：近3個月的用戶數(shù)據(jù)如下：  可以看到,，GEPIA現(xiàn)在已有用戶4,072人,，3個月內(nèi)用戶會話13,983，網(wǎng)頁訪問量高達55,952,，76.9%的用戶會重復(fù)訪問,。 整體上來看，用戶數(shù)和訪問量都一直是快速增長的趨勢,，在臨床醫(yī)生和科研工作者中還是比較受歡迎的,。 崗位職責 生信者言：GEPIA下一步的開發(fā)計劃是什么?下個版本迭代的時間是什么時候? 唐澤方博士：GEPIA 準備在明年開發(fā)第二版本，將增加一些之前技術(shù)手段所不能及的分析,，同時,，將已有的分析手段再深入一至兩層。 此外,，在本文文末設(shè)置了一個小的問卷調(diào)查,，希望能夠搜集大家的想法和建議，在新版本中進行更新,。 崗位職責 生信者言：如此受歡迎的軟件,，是否有商業(yè)化應(yīng)用的考慮呢? 唐澤方博士：我們團隊希望GEPIA 系列能夠被大家廣泛使用于科研中，因此GEPIA將保持開源,，沒有商業(yè)化的打算,。 Part3： The GE-mini APP和更多新工具的開發(fā) 崗位職責 生信者言：GE-mini 以手機app的形式出現(xiàn),可謂是十分前沿的生信概念工具了,能為我們介紹下這個軟件嗎? 唐澤方博士：GE-mini 是我們對于對癌癥大數(shù)據(jù)可視化的一個初步探索，在設(shè)計之初（2015年）,，我們了解到市場上并沒有生信相關(guān)的APP,，因此我們決定開創(chuàng)一條新的可視化方式。它的設(shè)計初衷是讓人們能夠在手機上方便查閱基因的表達譜以及在人體各部位的表達分布,。 GE-mini的數(shù)據(jù)集是我們通過UQ 的標準化方法將兩套不同的數(shù)據(jù)集標準化后的結(jié)果,，它的表達譜與GEPIA 的相似，但不相同。 它將癌（TCGA）,、癌旁（TCGA normal）以及正常組織（GTEx）分開呈獻,，而不像GEPIA 將癌旁,、正常組織合為一類,。這個思路，隨著近期NC 報道出癌旁與正常組織表達并不一樣后,，開始讓我們覺得更合理的,，應(yīng)該是GE-mini 這樣的分法。 歡迎大家多多使用,，多提建議,。 崗位職責 生信者言：您覺得什么樣的生信軟件在手機app上更易被接受?目前是否有其他類似app？ 唐澤方博士：UI,、簡化分析,、能夠?qū)φn題起到升華的功能分析,，都是擁有市場的保證。 北京大學的李川昀老師在和我們團隊差不多的時間發(fā)表了一款A(yù)PP：RhesusBase,，是關(guān)于猿猴物種的基因表達譜，大家可以了解下,。手機上的生信APP，現(xiàn)在已經(jīng)不僅僅是概念了,，以后也一定會有更多的發(fā)展。 崗位職責 生信者言：最后一個不算問題的問題,，您或您的團隊還會繼續(xù)致力于更多新生信軟件的開發(fā)嗎? 唐澤方博士：隨著GE-mini 和GEPIA 的發(fā)布,，我們團隊已經(jīng)有了好的工具開發(fā)經(jīng)驗，也將繼續(xù)這方向的工作,，敬請大家期待我們的新工具。 感謝唐博士接受《第一作者》專訪,！ |
|
|
