1.痛點問題
癌癥是目前嚴重威脅人類生命健康的疾病之一,基于單細胞測序技術研究腫瘤的微環境和異質性,對于理解腫瘤的機制、優化腫瘤的用藥方案具有重要意義,而如何對腫瘤單細胞數據進行全面深入的分析,還面臨很多挑戰。
腫瘤樣本具有其獨有的特點,在樣本制備和單細胞分離過程中,其細胞應激反應大、壞死細胞多,為腫瘤單細胞數據的質量控制帶來了挑戰;
腫瘤單細胞數據分析有其獨有的核心問題,比如復雜的微環境和高度的異質性,而如何充分考慮這些難點,并從信息學的視角進行深入研究,有待建立全面、自動的分析框架;
腫瘤單細胞數據的分析,對科研人員的編程能力和分析經驗要求很高,亟需自動化、智能化的軟件平臺來降低數據分析的門檻,提高研究的效率。
2.解決方案
本項目圍繞腫瘤單細胞轉錄組數據成果的技術核心點包括:
1)針對腫瘤單細胞實驗過程中應激反應大、壞死細胞多的問題,提出了全面、精細的數據質量控制方案;
2)涵蓋了常規的單細胞數據分析流程(數據標準化、降維、聚類、差異表達分析);
3)創新了腫瘤微環境細胞類型辨識和細胞惡性估計等方面的研究方法;
4)從重要表型(細胞周期、干性)、基因集(已知的和潛在的)兩方面深度解析了腫瘤內部的異質性;
5)提出了考慮腫瘤間異質性的批次效應校正方法;
6)構建了自動化、智能化分析的軟件平臺,能夠自動生成全面、直觀的分析報告。
基于本項成果產生的產品、服務或解決方案:
1)自動化、集成式的腫瘤單細胞轉錄組數據分析軟件scCancer;
2)針對軟件使用和分析結果解讀的服務;
3)針對更個性化數據分析需求的咨詢與服務。
3、合作需求
團隊要求:合作方和團隊需要對腫瘤單細胞測序方面有較多的實踐經驗,能為本項目的應用與落地提供條件;
資金需求:合作方可為團隊提供資金支持項目的維護與更新。
近年來快速發展的單細胞測序技術,為從單個細胞分辨率解析腫瘤的異質性和微環境特征、探索更為有效的腫瘤治療方案提供了機遇,而與此同時,也對腫瘤單細胞數據的信息學分析提出了極大的需求,市場中亟需自動化、智能化、全面、高效的數據分析平臺,來加快數據挖掘的速度,降低數據分析的門檻,提高從數據到信息的轉化效率。
本項目研發的腫瘤單細胞轉錄組數據分析平臺,能夠進行快速、全面、智能、高效的數據分析,目前已得到很多科研人員的關注與認可,未來可在生物技術企業中進行充分推廣與應用。
本項目相關的學術成果已獲得國內外研究人員的大量關注與引用,在多項科研成果中發揮了重要作用,并得到國內業界企業的積極關注與評價。
未來團隊將計劃基于授權軟件商業化使用、為企業提供生物信息學數據分析的咨詢服務、協助企業開展生物信息學培訓等模式進行收費,實現商業化落地,產生經濟效益。
1)主流的單細胞轉錄組數據分析軟件,如Seurat、scanpy等,是面向各類單細胞樣本,對腫瘤樣本的特點關注較少,對于腫瘤數據的分析缺乏針對性,分析內容覆蓋面小,而本項目成果涵蓋了腫瘤研究的各類主要問題和方法,針對性強、分析內容全面;
2)現有的分析軟件,自動化、智能化程度低,對科研人員的編程能力和實際經驗要求較高,而本項目全流程以自動化為目標導向,能夠智能化的識別相關的參數設計,最終自動化生成全部的分析結果,極大地降低了數據分析的門檻,加快了臨床樣本的分析速度,具有更好的應用前景;
3)現有分析軟件的結果展示不明顯,本項目成果能夠自動化生成整合了全部分析結果的HTML報告,有助于研究人員更直觀地研究分析結果,提高了研究效率;
4)本項目成果在多類腫瘤的上百萬細胞的數據上應用效果優秀,證明了其穩定、成熟的性能,具有廣闊的應用前景;
本項目成果在軟件著作權、發明專利上均有授權,具有較為完善的知識產權布局。
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