scTPA：单细胞转录组分析和注释工具

细胞簇的功能注释是目前单细胞RNA测序数据分析面临的一个难点。不同细胞类型中的通路具有不同的激活模式，使用单细胞转录组数据有助于理解这些细胞的功能，方式有很多，但我们科研风暴只推荐一种：scTPA。原因之一就是它适合那些不会编程但想挖掘单细胞数据的同学。

scTPA

http://sctpa.bio-data.cn/sctpa

scTPA是用于在人和小鼠中基于生物途径激活进行单细胞转录组分析和注释的网络工具。数据库收集了具有不同功能和分类分类的大量生物途径，这有助于识别细胞类型注释和解释的关键途径签名。优化了四种不同的途径激活评估方法的可执行代码，以使运行时间减少4至56倍。提供了单细胞途径激活概况的分析和可视化功能，例如细胞聚类和注释，标记途径及其相关基因的鉴定，从面向途径的角度，这将有助于更好地了解细胞类型和状态。

scTPA Web服务器的示意图

进入正题：如何使用scTPA

进入主页后，操作区映入眼帘。

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#  相关功能按键解析：

pecies 有Homo sapiens或者Mus musculus“君选择；

scRNA-Seq “”profile”以根据自己的数据性质进行选择；

count是基因被读取到的次数，而下面的“TPM/CPM/FPKM/RPKM”则是校正后的数据。

“Cell type label”是可选项，可以选择用网站自己的label也可以提交自己的label，需要使用逗号分隔或者是tab分隔号分隔。

通路选择里，不同通路下意味着不同数据源。

--General pathway就包括KEGG、Panther、BioCarta、PID和Reactome。

--Extended pathways包括Hallmark、Cancer modules、免疫的signature等等。

用户也可以在“User defined pathway”里提交自己的通路mark，进行提交后留下一个email地址，分析结果完成后系统会给用户发邮件。

筛选完要素，开始搜索后，会跳到这个页面（需要等一会出结果）

网页运行完分析后会出现如下界面，点击Download pathway activity score可以得到每个细胞在每个通路上的score（类似于一个表达矩阵的结果），点击“Download marker pathway”可以下载不同细胞类型每个通路的差异激活结果。

// Pathway activity profile

Pathway activity profile 会展示具有高变异度的通路的热图。显示了scRNA-seq数据中高度可变的途径的活性得分。行代表途径，列代表单个细胞。列标签指示单元格类型。

// Non-linear dimensional reduction

Non-linear dimensional reduction这部分会展示使用t-SNE或UMAP方法进行非线性降维的结果，可以展示2D或者3D的figure。。

// Pathway signatures

然后网页展示了不同细胞类型特异性激活通路的统计结果，默选显示前十个：

// The heatmap of cell-type-specific activation pathways.

具有显著差异的通路的heatmap：

// Visualization of individual activation pathways and associated gene expression

用户可以获得特定细胞类型中所选途径标记的途径激活分布，热图显示了特定细胞类型中特定途径的基因表达。

// Gene expression in the selected pathway

最后是该通路下的基因的表达热图，是特定细胞类型中特定途径的基因表达，帮助用筛选鉴定marker基因和调节基因。

最后，不得不说的是这款工具是温州医科大学苏建忠教授课题组开发的，于2020年5月表于国际知名期刊Bioinformatics（影响因子：5.61），还是很厉害的。

图源： 温医大检验医学院生命科学学院

介绍一下这位老师吧：苏建忠，哈尔滨工业大学数学系计算生物学博士，美国贝勒医学院李蔚教授实验室博士后,温州医科大学生物医学大数据研究所所长。主要从事生物医学大数据处理和分析算法开发，癌症表观遗传机制与分子标志物鉴定等方面的研究工作。开发在线算法工具和数据库8个，在Nature Genetics、Genome Biology、Nature Communications 及Nucleic Acid Research等国际高水平期刊发表研究论文40余篇 。