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SCancerRNA：肿瘤ncRNA生物标志物的单细胞表达与相互作用资源

2024-5-10 11:28

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SCancerRNA：肿瘤ncRNA生物标志物的单细胞表达与相互作用资源

尽管精准医疗取得了重大进展，但癌症仍然是导致死亡的主要原因。RNA传递遗传信息并调控关键细胞过程，可作为研究癌症的新工具。非编码RNA(non-coding RNAs, ncRNAs)由于其在病理条件下的异常表达以及在体液中循环和维持旁分泌功能的能力，在临床试验中作为癌症生物标志物的潜力越来越受到关注。

长ncRNA (lncRNA)和piwi相互作用RNA(piRNA)在癌症发展过程中可以作为重要的调控因子。SChLAP1和piRNA-823可分别作为前列腺癌和结直肠癌转移进展相关的无创生物标志物。环状RNA(circRNAs)作为天然的“海绵”，通过结合和下调microRNAs (miRNAs)来影响癌症的发病过程。Hsa_circ_0107593通过海绵吸附3种miRNA抑制宫颈癌细胞的增殖和侵袭。miRNA也是癌症的关键调节因子，通过控制其靶信使RNA(mRNA)的表达来促进肿瘤生长、侵袭和免疫逃避。血清外泌体miR-1226-3p的表达与胰腺导管腺癌的侵袭或转移呈负相关。小核核RNA(Small nucleolar RNA, snoRNA)在癌症分期和转移期表达差异，并能积极改变疾病进展。例如，在肺癌和结直肠癌中，snoRNA可作为致癌基因促进细胞异常生长。鉴于它们在多种细胞过程中的重要作用，这五种类型的ncRNA生物标志物在癌症的诊断、预后和个性化治疗方面得到了广泛研究。

越来越多的证据表明，癌症是一种高度多样化和异质性的疾病，具有不同的组织学特征、病理和临床结果。不同细胞类型的异常基因表达可导致癌症或影响癌症的进展。单细胞RNA测序(scRNA-seq)可以作为一种检测人类癌症ncRNA表达和鉴定细胞亚群之间差异的有力工具。由于这些特点，我们可以在单细胞水平上研究ncRNA生物标志物对应的基因。与生物标志物对应的基因是DNA序列中转录成ncRNA的部分，即ncRNA基因。这些基因能够与ncRNA生物标志物相关。因此，一个完整而全面的ncRNA生物标志物数据库必须包含单细胞水平的差异表达数据，以充分收集生物标志物的功能注释信息，以便更好地用于治疗。

ncRNA可以通过其与癌症相关的生物学功能影响肿瘤进展的复杂性。研究ncRNA的生物学功能和临床应用，可以更全面地探索和利用ncRNA生物标志物，有助于研究癌症的发生、发展和治疗。此外，越来越多的基于机器学习的模型利用许多不同的RNA类型而不仅仅是单一类型来预测疾病。ncRNA参与的网络可以影响一些分子靶点，从而驱动特定的细胞生物学反应。因此，获取多种类型ncRNA之间相互作用的信息，构建癌症预后的相互作用网络至关重要。

随着基因组图谱技术的发展，出现了几种基于ncRNA的数据库。Zuo等人开发了BBCancer，提供了15种癌症血液生物标志物的表达数据，但癌症类型不够全面，生物标志物来源相对单一。Lnc2Cancer较为全面地记录了lncRNA生物标志物的信息，但生物标志物的类型相对单一。miRandola提供了miRNA、lncRNA和circRNA作为无创生物标志物的数据，但缺乏生物学功能和临床应用的注释。Human microRNA Disease Database (HMDD)对人类miRNA-疾病关联数据进行了详细而全面的注释，并提供了交互网络，但其他类型的ncRNA 未参与其中。

虽然它们都是被广泛使用的数据库，但它们中的大多数要么集中于一种特定的ncRNA，要么缺乏注释和交互。除了如上所述这些问题，现有的ncRNA数据库都没有在单细胞水平上提供与ncRNA生物标志物对应的ncRNA基因的信息。

为了解决上述空白，Guo等人开发了SCancerRNA（http://www.scancerrna.com/BioMarker，图1），这是一个人工整理的、包含人类癌症中五种ncRNA生物标志物的综合数据库，其中包含lncRNA、miRNA、circRNA、piRNA和snoRNA。SCancerRNA 包含单细胞水平上ncRNA生物标志物对应基因的差异表达数据。为了更好地了解生物标志物在癌症进展和治疗中的调控和功能的分子机制，SCancerRNA提供了实验支持的生物学功能（细胞增殖、生长、凋亡、自噬和上皮-间质转化(EMT)）和临床应用(迁移、转移、循环、存活和复发)。为了进一步建立研究癌症预后预测和诊断的模型，SCancerRNA提供了不同类型ncRNA之间的相互作用网络。SCancerRNA将作为一个全面的资源，为用户探索ncRNA生物标志物类型的综合收集，生物标志物的功能注释，生物标志物在不同细胞类型中对应的基因表达，以及生物标志物相互作用网络的自动生成。

图1 SCancerRNA数据库构建流程图。A.数据收集和处理。B.构建SCancerRNA数据库和检索索引。C. SCancerRNA数据库的应用，包括web 接口、RNA相互作用和统计可视化

参考文献

[1] Hongzhe Guo, Liyuan Zhang, Xinran Cui, Liang Cheng, Tianyi Zhao, Yadong Wang, SCancerRNA: Expression at the Single Cell Level and Interaction Resource of Non-coding RNA Biomarkers for Cancers, Genomics, Proteomics & Bioinformatics, 2024;, qzae023, https://doi.org/10.1093/gpbjnl/qzae023

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