南湖新聞網訊（通訊員 劉小磊 付玉華）近日，動物科學技術學院、動物醫學院趙書紅教授團隊在Nucleic Acids Research（《核酸研究》）期刊在線發表了題為“IAnimal: A cross-species omics knowledgebase for animals”的研究成果。本研究發布了國際規模最大的動物跨物種多組學知識庫，對豬、鼠、雞、狗等21個物種的WGS、RNA-Seq、ChIP-Seq、ATAC-Seq等生物多維組學數據以及文獻組數據進行了統一清洗和分析，提供了靈活的數據API接口和便捷的數據挖掘工具，極大的提升了公共組學大數據的復用性，為大數據驅動的動物智能育種奠定了基礎。

隨著高通量測序技術的快速發展，多維度的生物組學數據呈現超指數型增長，整合利用多維組學數據為解讀基因調控機理，推進生物系統的全面解析帶來了前所未有機遇。然而，挑戰與機遇并存，組學大數據的到來也為基因功能研究帶來了巨大挑戰。首先，組學數據種類繁多，數據來源復雜，數據描述標準不一，數據清洗難度大。其次，組學數據量巨大，對數據分析、存儲以及檢索效率的要求較高。同時，如何將多維組學數據進行高效整合分析也面臨極大挑戰。

IAnimal知識庫框架示意圖

為解決上述問題，趙書紅教授團隊基于眾包理念開發了數據在線清洗工具，多個用戶可以同時在線對數據進行清洗，工具將自動利用這些信息相互糾錯。同時基于工程化思想，實現了數據自動下載、分析以及結構化，并針對標準統一的數據設計了靈活的數據調用接口。最后，利用上述數據接口，基于前后端分離技術提供了25個數據查詢、挖掘以及可視化的功能模塊，用戶能夠利用這些模塊實現多維組學數據查詢、整合分析以及跨物種比較。

IAnimal調用案例。A、通過文獻組學數據可視化結果直觀判斷IGF2基因和肌肉生長相關；B、通過數據可視化結果判斷KIT、MITF等基因和毛色相關；C、與IGF2高度相關的基因構成的調控網絡；D、CAPZA1、FN3K、SF3A3和NUP88基因在豬和牛之間的調控模式比較；E、亞洲北方家豬和野豬在指定位點的基因型分布。

IAnimal致力于利用跨物種多組學大數據幫助用戶挖掘基因功能，在充分利用海量公共數據的同時減少大量重復計算帶來的能源消耗。其核心在于靈活的數據API接口，用戶對海量組學數據的應用不僅僅局限于知識庫提供的在線工具，更可以根據實際需求調用感興趣的數據進行下游挖掘和分析。例如，利用文獻組相關接口，用戶能夠快速分析指定基因潛在生物學功能以及指定性狀的潛在調控基因；利用相關系數接口，用戶可以快速獲取指定基因緊密相關的基因并連接成網絡。同時，結合同源基因相關接口，即可方便的比較基因在不用物種中的調控模式差異；利用基因分型接口，用戶僅需要根據實驗目的選擇合適群體，即可獲取指定位點在這些群體中的基因型矩陣用于進行下游分析。

未來，IAnimal將持續從更多的維度提供更全面的多維組學信息，基于深度學習技術開發智能整合算法以及相應的數據挖掘和可視化工具；以豐富的組學大數據為驅動，產出知識來填補基因組和表型組之間的空白。

動物科學技術學院、動物醫學院博士后付玉華為論文第一作者。趙書紅教授、劉小磊教授為論文共同通訊作者。該研究工作得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金以及博士后科學基金等項目的資助。

IAnimal知識庫：https://ianimal.pro

IAnimal使用示例：https://ianimal.pro/reception/help

原文鏈接：https://academic.oup.com/nar/advance-article/doi/10.1093/nar/gkac936/6775392#