ncRI數(shù)據(jù)庫介紹及數(shù)據(jù)獲取方法

鄭帥，白利峰，韓迪迪，許豐碩，呂軍

數(shù)據(jù)的有效獲取一直是研究人員做科研的最基本保障，由于數(shù)據(jù)收集的困難，整理過程的繁瑣，以及統(tǒng)計(jì)分析的方法壁壘都是研究過程中的難題。而公共數(shù)據(jù)庫是由專業(yè)團(tuán)隊(duì)根據(jù)本領(lǐng)域的研究需求建立，為研究人員提供了一個專業(yè)性強(qiáng)、質(zhì)量高、有保障的數(shù)據(jù)獲取平臺。SEER數(shù)據(jù)庫（腫瘤）、MIMIC數(shù)據(jù)庫（重癥醫(yī)學(xué)）和GBD數(shù)據(jù)庫（全球疾病負(fù)擔(dān)）均是醫(yī)學(xué)生物研究領(lǐng)域已被廣泛應(yīng)用的數(shù)據(jù)庫，而隨著公共數(shù)據(jù)庫給缺乏數(shù)據(jù)的科研人員帶來了便利，越來越多的科研都是基于數(shù)據(jù)庫而進(jìn)行，隨著數(shù)據(jù)庫體系的成熟，一些專業(yè)性極高的數(shù)據(jù)庫隨之建立。本文將對炎癥相關(guān)的ncRNA數(shù)據(jù)庫的架構(gòu)及其獲取數(shù)據(jù)的方法進(jìn)行介紹。

1 數(shù)據(jù)庫簡介

ncRI數(shù)據(jù)庫是一個炎癥相關(guān)的非編碼RNA數(shù)據(jù)庫。炎癥是多種生理和病理過程的基礎(chǔ)。盡管許多類型的炎癥病理學(xué)方面已廣為人知，但它們的生理功能多是未知的[1]。它是機(jī)體對有害刺激的一系列復(fù)雜的有機(jī)反應(yīng)，是涉及免疫細(xì)胞，血管和分子介質(zhì)的保護(hù)性反應(yīng)，而炎癥失調(diào)可能會破壞有機(jī)組織[2]。多次研究指明炎癥被認(rèn)為是癌癥的最初臨床表現(xiàn)之一，發(fā)現(xiàn)癌癥的20%以上是由慢性炎癥引起[2,3]。隨著諸如miRNA和lncRNA等非編碼RNA（ncRNA）的發(fā)現(xiàn)，ncRNA已被證明在免疫系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用，并代表新的潛在靶點(diǎn)免疫療法[4,5]。已證明IL-2可增強(qiáng)抗腫瘤活性，并已用于治療惡性黑色素瘤和腎細(xì)胞癌[6]。ncRI數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的記錄了散布在大量文獻(xiàn)中炎癥性疾病相關(guān)ncRNA的數(shù)據(jù)，ncRI的當(dāng)前版本記錄了11 166種跨3個物種（人類、小鼠、大鼠）的人工策劃條目，其中包括來自2000多篇文章的1976種miRNA（微小RNA）、1377種lncRNA（長鏈非編碼RNA）和107種其他ncRNA。該數(shù)據(jù)庫中的每個條目都包含有關(guān)該ncRNA的全面信息[7]。數(shù)據(jù)庫官網(wǎng)首頁如圖1所示，網(wǎng)址：http://www.jianglab.cn/ncRI/。

圖1 ncRI數(shù)據(jù)庫主頁

2 數(shù)據(jù)獲取方法

用戶從該首頁可觀察到數(shù)據(jù)庫功能區(qū)分為五個板塊。模塊1紅色框是search部分，點(diǎn)擊進(jìn)入后如圖2所示，頁面出現(xiàn)兩個搜索輸入框，用戶可在ncRNA處輸入需搜索的非編碼RNA的名稱，在Disease處輸入選擇對應(yīng)研究的疾病名稱。我們以ncRNA mir-155-5p和疾病Neuroinflammation為例，輸入后點(diǎn)擊下方search按鍵即可搜索。結(jié)果如圖3所示，用戶可在結(jié)果中獲取的數(shù)據(jù)有所研究ncRNA的所屬物種，表達(dá)方向，通量信息，檢測方式，點(diǎn)擊PMID（PubMed ID）下方所對應(yīng)的ID直接文獻(xiàn)檢索，可點(diǎn)擊對應(yīng)more部分，獲取所研究ncRNA的基礎(chǔ)信息，如mir-155-5p在miRBase 數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)的ID“為MIMAT0000646”，該實(shí)驗(yàn)是在“2014”年得出結(jié)果，參考文獻(xiàn)為“MicroRNA-155 negatively affects blood drain barrier function during neuroinflammation”，對神經(jīng)炎癥的影響機(jī)制為“腦內(nèi)皮miR-155是BBB功能的負(fù)調(diào)節(jié)劑，可能構(gòu)成CNS神經(jīng)炎性疾病的新型治療靶標(biāo)”，檢測方式為“定量RT-PCR”，這里記錄了該相關(guān)ncRNA的全部實(shí)驗(yàn)信息。

圖2 數(shù)據(jù)搜索頁面

圖3 數(shù)據(jù)搜索結(jié)果

模塊2黃色框?yàn)锽rowse部分，點(diǎn)擊進(jìn)入后如圖4所示。用戶可根據(jù)研究方向在左邊選擇Human、Mouse、Rat三類物種，數(shù)據(jù)內(nèi)容部分包括了ncRNAs和Diseases兩種瀏覽選擇方式。用戶可雙擊ncRNAs，即可彈出miRNAs、inRNAS、Other ncRNAs三個數(shù)據(jù)儲存包，根據(jù)研究需求雙擊進(jìn)入，單擊指定RNA進(jìn)入后會查詢到圖3相似的數(shù)據(jù)信息。同樣，用戶可以從疾病入手查詢相關(guān)ncRNA，雙擊Diseases會彈出各大類病種，雙擊所屬病種直到顯示精確的疾病名稱，點(diǎn)擊進(jìn)入會顯示圖3相似的數(shù)據(jù)列表。

圖4 Browse部分的數(shù)據(jù)儲存頁面

模塊3藍(lán)框?yàn)橄螺d數(shù)據(jù)部分，同樣數(shù)據(jù)分為Human Data、Mouse Data、Rat Data三塊內(nèi)容，用戶可點(diǎn)擊圖5紅框內(nèi)的藍(lán)色字體即可下載數(shù)據(jù)到本地，下載到本地的格式為xlsx表格，如圖6所示，可從表格中查詢到該RNA的名稱、疾病、機(jī)制、描述、檢測年份、種類、通量、檢測方式、物種等多種數(shù)據(jù)。

圖5 數(shù)據(jù)下載頁面

圖6 數(shù)據(jù)庫中人類ncRNA數(shù)據(jù)

模塊4綠色框?yàn)閿?shù)據(jù)提交區(qū)域，如圖7所示。ncRI數(shù)據(jù)庫的用戶如有新的ncRNA發(fā)現(xiàn)，在此區(qū)域可以上傳數(shù)據(jù)，ncRNA的物種屬性（Species）、ncRNA的名稱（ncRNA）、基本的描述（Description）、PMID編號是必須提交的，同時可以上傳相關(guān)的疾?。―isease）、表達(dá)方式（Expression pattern）、檢測方式（Detection method）的實(shí)驗(yàn)方法包括高通量和低通量、表達(dá)部位（condition）包括組織和細(xì)胞系、研究成果的發(fā)表時間（year）、所參考研究項(xiàng)目的名稱、以及其表達(dá)或影響機(jī)體的機(jī)制（mechanism）。填好新ncRNA的相關(guān)信息后點(diǎn)擊下方submit鍵，確認(rèn)提交即可。后期經(jīng)過數(shù)據(jù)庫工作人員進(jìn)行驗(yàn)證信息的真實(shí)性和準(zhǔn)確性才可錄入庫中。用戶可以對數(shù)據(jù)庫補(bǔ)充也是ncRI數(shù)據(jù)庫的一大特點(diǎn)。

圖7 新ncRNA提交頁面

模塊5黑色框是Help區(qū)域，如圖8所示。Help Center 分為五個部分，分別為Introduction、Search、Browse、Download、Submit.用戶可以單擊相應(yīng)名稱即可打開，內(nèi)容闡釋了每個部分的功能介紹，以及對應(yīng)的名詞解釋。比如我們想要了解Browse部分的功能，點(diǎn)擊該圖標(biāo)或者字體即可，如圖9所示，數(shù)據(jù)庫對每一部分的標(biāo)識都做出了解釋，用戶可以很好的理解和應(yīng)用數(shù)據(jù)庫。

圖8 Help模塊操作頁面

圖9 Browse模塊標(biāo)識

在圖1的右下方用戶可以看到Total Data、RNA Category、Disease Number 三個小板塊。在Total Data 下方圖中可知，最新數(shù)據(jù)在2020年8月更新，數(shù)據(jù)庫中高通量測序的人類RNA總占比為51.5%，低通量測序的人類ncRNA總占比為24.7%；高通量測序的小鼠ncRNA總占比為10.7%，低通量的小鼠ncRNA總占比為7.2%；而高通量測序的大鼠ncRNA占數(shù)據(jù)庫全部的4.4%，低通量測序的大鼠RNA總占比為1.4%。點(diǎn)擊RNA Category后下方直方圖顯示了不同種類的不同ncRNA的樣本量大小，其中人類miRNA記錄了1115條，人類lncRNA記錄了1202條，人類其他ncRNA（other ncRNA）記錄了82條；小鼠miRNA記錄了647條，小鼠lncRNA記錄了59條，小鼠其他ncRNA 記錄了26條；大鼠miRNA記錄了218條，大鼠lncRNA記錄了148條，大鼠其他ncRNA并沒有記錄。同樣點(diǎn)擊Disease Number后下方會彈出描述各物種在數(shù)據(jù)庫中記錄相關(guān)疾病的數(shù)量，其中與人類相關(guān)的254種，與小鼠相關(guān)的115種，與大鼠相關(guān)的41種。

3 總結(jié)

公共數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)量大、質(zhì)量高、可操作性強(qiáng)是它的優(yōu)勢，大量研究都是基于數(shù)據(jù)庫而進(jìn)行，它的廣泛應(yīng)用已得到了研究人員的深度認(rèn)可，越來越多的數(shù)據(jù)庫建立，解決了諸多研究人員缺乏數(shù)據(jù)研究的困境。Yang等對13個數(shù)據(jù)庫（SEER,MIMIC,CHNS,HRS,Dryad,UK Biobank, BioLINCC,GEPIA,TCGA,TATGET,eICUCRD,GEO,GBD）進(jìn)行了綜合介紹，如WU等基于SEER數(shù)據(jù)庫的研究[8]，該研究可幫助臨床醫(yī)生做出更好的臨床決策，并為診斷為盲腸癌的患者提供更好的治療支持。Feng等利用NHANES數(shù)據(jù)庫研究發(fā)現(xiàn)腎結(jié)石的患病率隨體力活動量的增加而降低，1周大約2480 MET-min時達(dá)到體力活動的平穩(wěn)期，當(dāng)劑量-反應(yīng)關(guān)系呈平穩(wěn)狀態(tài)之后，腎結(jié)石患病率不隨體育鍛煉的增加而改變，而過度的體育鍛煉與腎結(jié)石患病率呈負(fù)相關(guān)，這項(xiàng)研究可以讓人們知道并不是一味的鍛煉對身體都是有益的，而應(yīng)參考科學(xué)的指導(dǎo)進(jìn)行有效鍛煉[9]。

ncRI數(shù)據(jù)庫是專屬炎癥ncRNA的公共數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫從已發(fā)表的論文中收集了在炎癥性疾病中經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的ncRNA，相關(guān)出版物是從PubMed數(shù)據(jù)庫中手動整理的，從中檢索有關(guān)ncRNA及其在炎癥性疾病中作用的信息。值得注意的是，用于檢測與炎癥性疾病相關(guān)的ncRNA的實(shí)驗(yàn)方法涉及多種實(shí)驗(yàn)技術(shù)，可概括為高通量方法（如微陣列和RNA-seq）和低通量方法（如qRT-PCR）。高通量方法會引入更多潛在的相關(guān)ncRNA，但也會帶來假陽性關(guān)聯(lián)。低吞吐量方法顯示了更可靠的關(guān)系，但提供的關(guān)聯(lián)相對較少。為了平衡數(shù)據(jù)庫的豐富性和可信度，開發(fā)者將兩個實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都保存在數(shù)據(jù)庫中。通過高通量實(shí)驗(yàn)和低通量實(shí)驗(yàn)，總共獲得了7400個條目和3766個條目。最近，炎癥被認(rèn)為是傳染性和非傳染性疾?。ㄌ貏e是被認(rèn)為是癌癥的標(biāo)志）的發(fā)作，發(fā)展和結(jié)果的關(guān)鍵標(biāo)志[2,3]。另外，炎癥因子，例如細(xì)胞因子和趨化因子，可調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)的行為并參與免疫治療。ncRI數(shù)據(jù)庫收集了經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的ncRNA的數(shù)據(jù)，并描述了ncRNA在炎癥疾病中的重要作用，這將對免疫療法的研究提供寶貴的數(shù)據(jù)信息。

炎癥是預(yù)防感染和促進(jìn)組織修復(fù)的必要過程，而慢性炎癥則是多種炎癥性疾?。òㄑ装Y性腸病，關(guān)節(jié)炎，哮喘，糖尿病，肥胖癥和癌癥）的發(fā)病機(jī)理和病程。通過誘導(dǎo)，增強(qiáng)抑制免疫或炎性反應(yīng)來治療疾病的免疫療法展現(xiàn)出了一種有前途的癌癥治療方法[10]。ncRNA在免疫系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用，如出現(xiàn)新的潛在靶點(diǎn)免疫治療[11,12]。有關(guān)與炎癥有關(guān)的ncRNA的綜合資源將極大地增進(jìn)我們對炎癥疾病中ncRNA失調(diào)的了解，并促進(jìn)ncRNA治療劑的發(fā)展。ncRI是一個手動管理的數(shù)據(jù)庫，用于記錄實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的炎性疾病中的ncRNA，包含了炎癥過程有關(guān)的ncRNA的全面描述，機(jī)制和證據(jù)。ncRI的開發(fā)和擴(kuò)展將繼續(xù)進(jìn)行，我們希望這個專門為炎癥性疾病相關(guān)的ncRNA設(shè)計(jì)的詳盡數(shù)據(jù)庫可對免疫療法的研究有所幫助。