5月22日，中國科學(xué)院上海營養(yǎng)與健康研究所等研究人員在《核酸研究》（Nucleic Acids Research）上在線發(fā)表了題為SMDB: a Spatial Multimodal Data Browser的最新研究成果。該項工作為研究人員提供了空間多模態(tài)數(shù)據(jù)的交互可視化探索工具。

通過對組織器官的原位基因表達信息分析，高分辨率空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)極大地提升了科研人員對組織結(jié)構(gòu)的理解，從而在神經(jīng)科學(xué)、發(fā)育生物學(xué)以及疾病研究等重要領(lǐng)域取得了突破。隨著空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)為代表的空間多組學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，其在空間多模態(tài)數(shù)據(jù)構(gòu)建圖譜以及疾病診斷治療中發(fā)揮了越來越重要的作用，不僅揭示了新的疾病特征，還能詮釋異常的細胞狀態(tài)與病變組織關(guān)聯(lián)起來的潛在因果機制。

目前已有工具可以將二維切片的基因表達模式進行可視化，或者進一步堆疊多張切片并形成組織的三維靜態(tài)視圖，但在三維空間中對空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的分子特征和空間形態(tài)進行交互式探索仍然是一個難點。

營養(yǎng)與健康所研究人員研發(fā)的SMDB（Spatial Multimodal Data Browser）工具（https://www.biosino.org/smdb）支持人們對空間轉(zhuǎn)錄組等多模態(tài)數(shù)據(jù)在二維和三維空間中進行交互式探索；在二維空間中，通過加載H&E染色圖像、基于基因表達的分子簇等，實現(xiàn)二維切片的分割以及基因表達特征邊界的識別，進而推動組織構(gòu)成的分析；在三維空間中，為研究人員提供靈活過濾采樣點重建形態(tài)學(xué)可視化，同時還可利用高分辨率的分子亞型擴展解剖結(jié)構(gòu)的精度。為了提升用戶體驗，SMDB提供了可定制的工作空間，用于互動探索組織中的空間轉(zhuǎn)錄組采樣點。此外，該研究還預(yù)置了腦科學(xué)研究機構(gòu)Allen Institute的小鼠大腦解剖圖集，為鼠腦形態(tài)學(xué)研究提供了方便快捷的參考，同時也為研究空間形態(tài)學(xué)和各種組織的生物功能之間的復(fù)雜關(guān)系提供了全面有效的一站式解決方案。

該研究獲得了國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項、科學(xué)技術(shù)部國家重點研發(fā)計劃、上海市科技重大專項等的支持。

論文鏈接

SMDB三維形態(tài)學(xué)重構(gòu)示意圖