SCAR：癌癥單細(xì)胞和空間數(shù)據(jù)庫

       在癌細(xì)胞中觀察到的大量異質(zhì)性，包括基因表達(dá)、細(xì)胞組成和免疫微環(huán)境的差異，對準(zhǔn)確診斷和治療提出了重大挑戰(zhàn)。然而，單細(xì)胞RNA測序（scRNA-seq）和空間轉(zhuǎn)錄組（ST）技術(shù)的進(jìn)步為應(yīng)對這一挑戰(zhàn)提供了有希望的新途徑。通過能夠以單細(xì)胞分辨率解剖癌細(xì)胞多樣性并彌補(bǔ)源組織空間信息的缺乏，這些發(fā)展可以為分析癌癥的復(fù)雜性提供新的機(jī)會。目前，scRNA-seq 和 ST 已揭示了各種組織在各種條件下的轉(zhuǎn)錄和空間景觀。

       隨著全球大量單細(xì)胞數(shù)據(jù)集的迅速出現(xiàn)，研究人員必須能夠訪問和解釋大規(guī)模的癌癥基因組學(xué)資源。最近建立的單細(xì)胞數(shù)據(jù)庫是合成和呈現(xiàn)大量單細(xì)胞數(shù)據(jù)用于研究的有效工具。為了利用從ST（26）、MERFISH（27）和Visium（28）等高通量方法獲得的細(xì)胞位置，中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了單細(xì)胞和空間分辨癌癥資源（SCAR）數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫包含廣泛的癌癥相關(guān)資源。該數(shù)據(jù)庫包括兩個不同的組成部分：SCAR_ST，一個空間轉(zhuǎn)錄組圖譜，包含來自21個腫瘤組織的數(shù)據(jù)，SCAR_Atlas，包含395個癌癥亞型的單細(xì)胞圖譜。設(shè)計(jì)了用于篩選腫瘤生物標(biāo)志物和分析基因表達(dá)模式的其他模塊。通過對公開可用的癌癥數(shù)據(jù)集的廣泛分析，SCAR作為癌癥基因組學(xué)的多功能在線平臺，使用戶能夠在組織、細(xì)胞和基因水平上揭示癌癥的復(fù)雜性。

       SCAR數(shù)據(jù)庫的網(wǎng)頁是使用HTML、CSS和PHP設(shè)計(jì)的。數(shù)據(jù)可視化是使用 R 語言實(shí)現(xiàn)的，而 JavaScript 用于創(chuàng)建交互式用戶界面。SCAR 網(wǎng)站目前托管在配備 Apache Web 服務(wù)器軟件包的高性能 Linux 服務(wù)器上。該數(shù)據(jù)庫包括來自11種癌癥亞型的301352395個細(xì)胞的單細(xì)胞圖譜，以及21種組織類型的空間轉(zhuǎn)錄組圖譜。“主頁”頁面為用戶提供了多樣化和全面的數(shù)據(jù)庫概述，并能夠自由探索每個模塊的功能。在“統(tǒng)計(jì)”頁面上，用戶可以訪問和探索數(shù)據(jù)庫中可用的多組學(xué)技術(shù)、細(xì)胞數(shù)量和癌癥類型的綜合數(shù)據(jù)。

       SCAR_ST模塊提供來自三個物種（人類、小鼠和斑馬魚）的 41 個空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)集，包括37個人類數(shù)據(jù)集（膀胱、大腦、乳房、腸、腎臟、大腸、肝臟、肺、淋巴結(jié)、卵巢、胰腺、前列腺、皮膚、胃和子宮）、1 個小鼠數(shù)據(jù)集（肺、胃和尾皮膚）和斑馬魚數(shù)據(jù)集。用戶可以通過單擊與人類、小鼠和斑馬魚解剖結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的解剖學(xué)標(biāo)簽或單獨(dú)搜索基礎(chǔ)表，輕松查詢所選數(shù)據(jù)集中特定基因的空間表達(dá)模式。單擊解剖標(biāo)簽后，用戶將被定向到一個基礎(chǔ)表，其中包含數(shù)據(jù)集中表達(dá)的所有基因，以及所選基因的空間表達(dá)模式圖和源信息。此外，所有圖像均可供下載以供進(jìn)一步分析。

       SCAR_Atlas模塊包含四種類型的癌癥單細(xì)胞圖譜，包括人、小鼠、類器官和細(xì)胞系，涵蓋395種癌癥亞型的523個scRNA-seq 數(shù)據(jù)集。用戶可以首先使用頁面頂部的“高級搜索”按鈕單獨(dú)或結(jié)合多個條件查詢scRNA-seq數(shù)據(jù)集。用戶可以根據(jù)物種、已發(fā)表的期刊、癌癥類型、樣本組織、疾病系統(tǒng)、細(xì)胞類型、測序技術(shù)和細(xì)胞數(shù)量篩選感興趣的數(shù)據(jù)集。單擊“應(yīng)用搜索”按鈕后，搜索結(jié)果將顯示在下表中。在每個癌癥圖譜中，用戶有多個選項(xiàng)來搜索單細(xì)胞數(shù)據(jù)集。這些包括在列中進(jìn)行分層選擇，單擊相應(yīng)癌癥亞型的圖像，或從詞云中選擇相關(guān)名稱。下表將顯示數(shù)據(jù)集的信息，包括細(xì)胞信息、基因表達(dá)、圖形可視化和數(shù)據(jù)源，可以使用ShinyCell鏈接進(jìn)一步查詢。在“詳細(xì)信息”頁面上，用戶將找到與SCAR_Atlas_0790數(shù)據(jù)集相關(guān)的完整信息列表，包括癌癥類型分類、數(shù)據(jù)集中的細(xì)胞數(shù)量、包含的特定細(xì)胞類型以及數(shù)據(jù)來源的文章。用戶可以訪問七個部分來可視化基因的基因表達(dá)譜和基因的細(xì)胞類型信息，包括低維的細(xì)胞信息和基因表達(dá)、任意兩個基因的基因共表達(dá)、不同細(xì)胞類型的小提琴圖/箱線圖、細(xì)胞類型組成的比例圖以及多達(dá) 50 種基因表達(dá)模式的氣泡圖/熱圖。

       SCAR_CT模塊由腫瘤微環(huán)境中的 10 種細(xì)胞類型組成，即 T 細(xì)胞、B 細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、嗜堿性粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞。通過選擇感興趣的細(xì)胞類型的圖像，用戶可以訪問有關(guān)細(xì)胞類型的更多信息，包括每個細(xì)胞亞型的數(shù)量和通過數(shù)據(jù)集詳細(xì)信息。通過單擊綠色的“詳細(xì)信息”按鈕，用戶還可以跟蹤數(shù)據(jù)集的來源。

       SCAR_Meta模塊允許用戶篩選SCAR_Atlas中每種獨(dú)特細(xì)胞類型的代謝特征，涵蓋28個類別的所有癌癥類型。選擇特定的癌癥類型進(jìn)行搜索后，下表將列出該癌癥類型中包含的所有癌癥亞型。通過單擊表格用戶可以訪問一系列顯示數(shù)據(jù)集中所有細(xì)胞類型的代謝途徑的圖。用戶可以通過選擇圖像部分中的“下載”按鈕自由下載所有圖表。

       SCAR_Survival模塊繪制了 31 種癌癥類型中每個測試基因的生存曲線。要查看特定基因的生存曲線，用戶可以從表中選擇相應(yīng)的基因符號，按癌癥類型分為八個系統(tǒng)類別。通過單擊“查看生存曲線”列中的圖標(biāo)，相應(yīng)癌癥類型中所選基因的生存曲線將顯示在下面。