2021年3月，北京市神經(jīng)外科研究所、附屬北京天壇醫(yī)院江濤教授團(tuán)隊(duì)在國際生物信息學(xué)領(lǐng)域權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《Genomics, Proteomics & Bioinformatics (GPB)》雜志在線發(fā)表題為“Chinese Glioma Genome Atlas (CGGA): A Comprehensive Resource with Functional Genomic Data from Chinese Gliomas”的數(shù)據(jù)庫論文。北京市神經(jīng)外科研究所趙征助理研究員、張克難和王強(qiáng)威博士研究生為共同第一作者，北京市神經(jīng)外科研究所、附屬北京天壇醫(yī)院江濤教授與保肇實(shí)副主任醫(yī)師為通訊作者。

      江濤教授團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)十五年的腦膠質(zhì)瘤臨床樣本積累、患者長期隨訪以及多維組學(xué)數(shù)據(jù)檢測，構(gòu)建了首個中國人群的腦膠質(zhì)瘤功能基因組學(xué)數(shù)據(jù)庫——中國腦膠質(zhì)瘤基因圖譜計(jì)劃(CGGA)數(shù)據(jù)庫。CGGA數(shù)據(jù)庫向全世界研究者免費(fèi)公開了約2000例中國腦膠質(zhì)瘤樣本的功能基因組學(xué)數(shù)據(jù)，開發(fā)了多個腦膠質(zhì)瘤的可視化在線分析工具，成為亞洲乃至全世界最大規(guī)模的腦膠質(zhì)瘤醫(yī)學(xué)信息工程。該工作為腦膠質(zhì)瘤發(fā)生發(fā)展過程中的重要分子機(jī)制的深入探究，為腦膠質(zhì)瘤的分子分型和藥物靶點(diǎn)研發(fā)提供指導(dǎo)，并為腦膠質(zhì)瘤精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)全鏈條的發(fā)展奠定基礎(chǔ)，推動中國腦膠質(zhì)瘤臨床治療和科學(xué)研究的進(jìn)步。自2019年6月，數(shù)據(jù)庫上線后全球總訪問量逾6.7萬次，其中包括來自美英德意日等115個國家地區(qū)的諸多學(xué)者，數(shù)據(jù)庫獲多名國際知名教授撰文肯定。截至目前，已有發(fā)表在Cell、Nature Cell Biology、Annals of Oncology等國際知名雜志的576篇論文引用數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)。

      腦膠質(zhì)瘤是成人最常見的顱內(nèi)惡性腫瘤，年發(fā)病率約5-8/10萬人。患者預(yù)后不良，常于手術(shù)后早期復(fù)發(fā)，給患者家庭及社會帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)和心理負(fù)擔(dān)。近年來，隨著腦膠質(zhì)瘤分子生物學(xué)研究不斷深入，越來越多的生物學(xué)標(biāo)記物被發(fā)現(xiàn)并用于臨床診治。腦膠質(zhì)瘤功能基因組學(xué)數(shù)據(jù)的全面收集和共享有助于加速科學(xué)研究和臨床轉(zhuǎn)化，對臨床治療對策和國家腫瘤防控政策的制定具有重要指導(dǎo)意義。

      CGGA數(shù)據(jù)庫是第一個完備的中國腦膠質(zhì)瘤患者隊(duì)列的外顯子組、轉(zhuǎn)錄組、表觀遺傳組等多組學(xué)息庫。該信息庫的建設(shè)包括標(biāo)準(zhǔn)樣本采集、測序、分析流程、數(shù)據(jù)存儲與共享等。CGGA數(shù)據(jù)庫提供了完備的腦膠質(zhì)瘤臨床信息、組織病理和分子病理等重要信息資源，其中最大隨訪時間逾15年。開發(fā)了數(shù)個針對特定組學(xué)數(shù)據(jù)的可視化在線分析工具。自上線以來，CGGA不斷更新完善，豐富數(shù)據(jù)內(nèi)容、更新隨訪信息、提升可視化效果。

      在CGGA數(shù)據(jù)庫網(wǎng)站中，包含CGGA、TCGA和Rembrandt隊(duì)列的腦膠質(zhì)樣本組學(xué)數(shù)據(jù)和臨床資料，所有數(shù)據(jù)基于MySQL 14.14進(jìn)行組織存儲。數(shù)據(jù)庫主要在Java Servlet框架下編寫開發(fā)，并部署在Tomcat 6.0.44 web服務(wù)器上，其運(yùn)行環(huán)境為CentOS 5.5 Linux。數(shù)據(jù)庫的在線可視化分析工具主要通過Perl和R腳本實(shí)現(xiàn)。CGGA網(wǎng)站能夠在Chrome及Safari等主流瀏覽器中穩(wěn)定運(yùn)行。數(shù)據(jù)庫開發(fā)構(gòu)架設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1  CGGA數(shù)據(jù)庫開發(fā)構(gòu)架示意圖

      CGGA數(shù)據(jù)庫能夠在線可視化分析全外顯子組、轉(zhuǎn)錄組學(xué)及小RNA、DNA甲基化芯片平臺等數(shù)據(jù)資源（圖2A）。在全外顯子組可視化分析中，用戶可針對其感興趣的基因或者基因集合可視化分析腦膠質(zhì)瘤中的突變譜，以此來更好的探究腦膠質(zhì)瘤的遺傳圖譜（圖2B，C）。此外，用戶還可以探索特定基因的遺傳改變對腦膠質(zhì)瘤患者預(yù)后的影響（圖2D）。在該結(jié)果中，還提供了可視化分析工具所使用的數(shù)據(jù)和運(yùn)行腳本，以便用戶可以更好的復(fù)現(xiàn)其分析結(jié)果。

圖2  CGGA數(shù)據(jù)庫的主要內(nèi)容及外顯子數(shù)據(jù)分析工具

      此外，CGGA數(shù)據(jù)庫還提供了在線的全轉(zhuǎn)錄組、小RNA及DNA甲基化數(shù)據(jù)的可視化分析工具（圖3A）。用戶可通過輸入感興趣的基因來查詢在不同腦膠質(zhì)瘤亞型中的分布情況（圖3B）。其次，用戶可以探索感興趣的基因?qū)υ谔囟X膠質(zhì)瘤亞型中的共表達(dá)情況（圖3C）。此外，用戶可以針對自己感興趣的基因探究在不同腦膠質(zhì)瘤亞型中的的預(yù)后價值（圖3D）。相應(yīng)的組學(xué)數(shù)據(jù)、臨床數(shù)據(jù)以及R腳本呈現(xiàn)在相應(yīng)結(jié)果部分，以便用戶可以很好的復(fù)現(xiàn)可視化分析的結(jié)果。

圖3  CGGA轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析示例

      CGGA數(shù)據(jù)庫包含了來自中國人群的2000余例腦膠質(zhì)瘤樣本的多維功能組學(xué)數(shù)據(jù)，其包括全外顯子組測序、轉(zhuǎn)錄組測序和表觀遺傳組學(xué)數(shù)據(jù)等。CGGA數(shù)據(jù)庫當(dāng)前已實(shí)現(xiàn)多維功能基因組學(xué)數(shù)據(jù)共享，通過豐富多樣的數(shù)據(jù)分析功能和用戶友好的可視化分析工具，為全球眾多國家和地區(qū)科研人員提供重要的腦膠質(zhì)瘤數(shù)據(jù)資源服務(wù)。CGGA數(shù)據(jù)庫建設(shè)仍在不斷完善，不久將來我們將豐富諸如單細(xì)胞測序數(shù)據(jù)、影像組學(xué)數(shù)據(jù)等腦膠質(zhì)瘤重要的數(shù)據(jù)資源。依托北京市神經(jīng)外科研究所、首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院以及中國腦膠質(zhì)瘤協(xié)作組（CGCG），我們將繼續(xù)收集腦膠質(zhì)瘤組織樣本，開展測序，補(bǔ)充更多的中國人群的功能組學(xué)數(shù)據(jù)。我們期望CGGA數(shù)據(jù)庫能夠?yàn)橹袊巳耗X膠質(zhì)瘤的基礎(chǔ)和臨床科學(xué)研究助力，推動中國腦膠質(zhì)瘤研究向前不斷發(fā)展。

（研究所    趙征  張克難）