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SingmiR：单细胞miRNA比对和分析工具

2024-4-19 09:18

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SingmiR：单细胞miRNA比对和分析工具

研究得最好的一类非编码RNA是microRNA (miRNAs)，这是一种20-25nt长的分子，主要通过3‘UTR(非翻译区)结合, 可调节人类中发现的多达60%的编码基因。miRNAs在调节细胞状态中发挥着关键作用，并且在新的疾病诊断和治疗方法中日益成为相关的生物标志物，例如miRNAs在淋巴瘤或癌症中的过表达。尽管它们对诊断的重要性和可能的改进，但我们目前仅限于通过大量的基因测序实验来定量miRNA。例如，我们从单细胞研究中知道循环肿瘤细胞的mRNA表达模式，但到目前为止，仅通过批量测序，还不能详细研究miRNome如何塑造罕见的细胞群。此外，miRNA调节基因和通路，其分析通常是通过软件工具完成的，这些工具已经为大量研究建立了良好的基础，但到目前为止还没有为单细胞测序数据量身定制。迄今为止，单细胞miRNA测序(miRNA-seq)数据集的深度和可用性都落后于mRNA，这主要是由于持续的实验挑战，这使得miRNA分子的选择性富集和随后的测序成为一件复杂的事情。然而，有一些方案是为了获得更好的定量产量而不断优化的，而目前市场上还没有商业选择。试图根据单核测序数据中的初级miRNA表达来估计分离细胞中的miRNA丰度，已经产生了非常稀疏的计数矩阵，显示出高度的可变性。即使在标准批量测序方法的较高RNA量下，准确量化miRNA水平也是具有挑战性的。例如，其他种类的非编码RNA的存在和适配器二聚体的形成是不可避免的偏见来源。高分辨率单细胞文库所需的小RNA输入量使现有的技术问题进一步复杂化。解决这些挑战的主要思路是通过结合消化和大小选择来去除多余的适配器，通过适配器化学模化来减少适配器二聚体的形成，通过向适配器引入降解碱基来减轻连接偏置和聚腺苷酸化。因此，性能优化是一项持续的工作，最近的基准测试为其提供了新的定量和定性依据。

有一个完整的生态系统的工具来分析miRNA数据:独立的工具，如miRDeep*和如miRMaster2.0、sRNAbench/sRNAtoolbox、CBS-miRSeq等web服务。然而，目前还没有这样的工具用于单细胞数据分析，由于新开发的方案，预计在未来几年内将迅速增加。上述标准工具不能立即用于单细胞分析，因为它们不支持此类协议中使用的特定参数，特别是关于不同的适配器和条形码序列以及所需的唯一分子标识符(UMI)布局。

因此，最近Engel等人通过web服务器提供了分析管道SingmiR（图1，https:// www.ccb.uni-saarland.de/singmir）。主要提供了执行常见比较分析的选项，例如通过流行的降维技术进行嵌入，基于关联和表达式的聚类，差异表达分析等等。SingmiR的目标是使生命科学研究人员能够利用必要的工具集分析和比较不同的单细胞miRNA-seq数据集，而不需要任何计算或生物信息学专业知识。

图1 SingmiR分析流程

参考文献

[1] Engel A, Rishik S, Hirsch P, et al. SingmiR: a single-cell miRNA alignment and analysis tool. Nucleic Acids Res. Published online April 4, 2024. doi:10.1093/nar/gkae225

以往推荐如下：

1. 分子生物标志物数据库MarkerDB

2. 细胞标志物数据库CellMarker 2.0

3. 细胞发育轨迹数据库CellTracer

4. 人类细胞互作数据库：CITEdb

5. EMT标记物数据库：EMTome

6. EMT基因数据库：dbEMT

7. EMT基因调控数据库：EMTRegulome

8. RNA与疾病关系数据库：RNADisease v4.0

9. RNA修饰关联的读出、擦除、写入蛋白靶标数据库：RM2Target

10. 非编码RNA与免疫关系数据库：RNA2Immune

11. 值得关注的宝藏数据库：CNCB-NGDC