造血干细胞发育过程中基因功能注释数据库StemDriver

数据库简介

造血过程在人体复杂的运作中扮演着重要角色。诸如氧气运输、免疫系统、血液凝结和血液再生等重要功能都依赖于造血过程的正确协调。而造血过程就是造血干细胞（HSCs）的自我更新和分化，但至今我们仍然没有完全了解支配造血干细胞命运决定的分子机制。近期的几项研究通过单细胞RNA测序技术尝试绘制造血干细胞分化过程中基因表达的动态变化。然而，独立的研究主要集中于HSC衍生的一种或几种特定细胞类型，在支持广泛的生物学研究方面存在局限性。同时目前存在的与造血过程相关的数据库，如BloodSpot、Haemopedia RNA-seq和CODEX等，仅提供了基因表达概况，缺乏系统的功能注释。因此我们迫切的需要一个数据库，从多个角度分析基因，以阐明它们在干细胞命运决定中的作用。为此，我们开发了StemDriver数据库，从基因表达与细胞分化的方向及程度的相关性（STEMNET分析），基因在分化节点的重要性（PAGA分析），基因表达在发育轨迹伪时间上的变化显著性（Monocle分析），以及基因表达的细胞特异性（DEG分析）这几个方面对基因进行功能注释。读者可以通过访问 StemDriver 查询感兴趣的基因信息。

数据库使用

StemDriver网页共包含5个子页面：Home, DriverMap, Dataset, Gene, Download

Home

页面为介绍页面，简要介绍了StemDriver数据库建立的目的，收集的数据量，数据分析流程，以及数据分析结果。在该页面，用户可通过点击感兴趣的功能模块直接查看对应的分析结果。

DriverMap

页面展示了从HSC形成到成熟细胞的分化谱系图。我们利用收集到的数据重构了包含22大类细胞种类的分化谱系图。用户课通过页面的搜索选项选择自己感兴趣的细胞类型，查看StemDriver数据库包含该类细胞的分析结果及数据来源。

Dataset

页面展示了每个数据集的分析结果。我们提供了每个数据集的原始研究信息，用户可以选择感兴趣的数据查看分析结果。数据集分析结果的可视化分为3个部分展示: Overview, Trajectory, Gene，同时我们还提供了下载（Download）选项，用户可以下载所有有关的分析结果。

Gene

页面可以让用户搜索感兴趣的基因，并提供相关基因的分析结果总结。通过基因搜索页面，用户可以知道该基因在哪些数据集中被识别，同时下方的表格详细注释了该基因在不同分析中表达特征。

Download

页面提供了数据来源信息，以及可帮助用户分析干细胞分化谱系选择和进行细胞注释的参考数据和分析代码。用户可根据需求下载及使用。

其它

StemDriver旨在提供有价值的数据和基因信息，以帮助研究人员识别未来造血干细胞研究中潜在的候选基因。StemDriver包含了来自人类和小鼠样本的42个单细胞RNA测序（scRNA-seq）数据集，涵盖了从胚胎阶段造血干细胞最初形成到成年期成熟为末端细胞的整个过程。StemDriver对与细胞分化相关的基因特征进行了全面的评估。STEMNET根据基因在干细胞分化过程中的表达模式对基因进行分类（影响分化方向，影响分化程度，影响分化方向和程度，或无影响）。PAGA分析评估了在轨迹分支点基因的重要性。Monocle 3沿着伪时间识别高度可变的基因，DEG揭示了特定细胞类型的基因表达。StemDriver提供了一个用于跨数据集比较的平台。我们从42个不同的研究中收集了数据并进行了标准化分析。通过利用来自各种研究的资源，用户可以更全面地了解与细胞分化相关的基因表达特征。

访问地址

访问地址:http://biomedbdc.wchscu.cn/StemDriver/#/home

reference

Luo Y, Guo J, Wen J, Zhao W, Huang K, Liu Y, Wang G, Luo R, Niu T, Feng Y, Xu H, Kim P, Zhou X. StemDriver: a knowledgebase of gene functions for hematopoietic stem cell fate determination. Nucleic Acids Res. 2023 Nov 11:gkad1063. doi: 10.1093/nar/gkad1063. Epub ahead of print. PMID: 37953308.