[发明专利]一种人类大脑基因时空表达模式在线分析系统及其方法

说明书

本发明公开了一种基因人类大脑时空表达模式的在线分析系统及其方法，参考数据库平台包括人类大脑基因时空表达常模、千人基因组数据库、Ensembl数据库和dbSNP数据库；人类大脑基因时空表达常模以所构建的各脑区和各发育阶段的时空框架为基础，形成基因或基因模块在各脑区和各发育阶段间的矩阵表达模式，以及基因模块与细胞类型间的富集矩阵表达模式；服务器端中设有数据分析模块；客户端中设有基因集数据输入模块和图形化可视模块，服务器端对所输入的基因集数据进行时空模式分析，并通过图形化可视模块将基因分析结果图形化呈现。本发明在客户端生成用户友好且易于理解的可视化结果，帮助阐明基因复杂的时空表达模式，并且反映所分析基因之间的关系。

技术领域

本发明涉及人类大脑建模技术领域，具体涉及一种人类大脑基因时空表达模式在线分析系统及其方法。

背景技术

人类大脑的发育发生在一个漫长的过程中，伴随着及其复杂而精确的调节。从胚胎期到成人、衰老的各个阶段，人类大脑经历长时间发育、细化和成熟，发生分子、连接和结构方面的变化。通过研究正常大脑功能区域、发育阶段和不同神经细胞类型的基因表达模式来提供某些大脑疾病如神经退行性疾病和精神疾病易感性的见解。

目前已有一些人类大脑基因表达数据库，但并不是所有的数据库或工具都支持不同类型遗传结果的分析，如Allen Brain Altas和GTEx仅支持基因分析，而不支持SNPs分析，同时，并不是所有数据库或工具都支持基因间共表达关系分析。总而言之，目前还未有一个工具或系统能将遗传数据和正常人类大脑的基因表达数据相结合并进行系统层面的时空表达模式分析，提供基因在脑区、发育阶段和细胞类型中的表达模式，为此，本发明基于基因时空表达模式建立在线分析系统，研究人员可以得到疾病易感基因在正常大脑中的时空表达模式，进一步探讨基因表达变化可能影响的分子过程，从而为疾病分子机制研究提供功能相关的线索。

发明内容

本发明为了解决现有数据库或工具难以实现对不同类型遗传结果的分析，同时无法进行基因间共表达关系的分析，为此，本发明提供了一种人类大脑基因时空表达模式在线分析系统及其方法，为获得疾病易感基因在大脑中的时空表达模式提供重要的研究基础。

所采用的技术方案如下：

一方面，本发明提供了一种人类大脑基因时空表达模式在线分析系统，所述系统包括参考数据库平台、服务器端和客户端；

所述参考数据库平台包括人类大脑基因时空表达常模、千人基因组数据库、Ensembl数据库和dbSNP数据库；所述人类大脑基因时空表达常模以所构建的各脑区和各发育阶段的时空框架为基础，形成基因或基因模块在各脑区和各发育阶段间的矩阵表达模式，以及基因模块与细胞类型间的富集矩阵表达模式；

所述服务器端中设有数据分析模块，其与所述参考数据库平台连接，用于在所述服务器端完成基因集的时空模式分析；

所述客户端中设有基因集数据输入模块和图形化可视模块，其与所述服务器端连接，通过所述基因集数据输入模块输入基因集数据，所述服务器端对所输入的基因集数据进行时空模式分析，并通过所述图形化可视模块将基因分析结果图形化呈现。

所述人类大脑基因时空表达常模包括：单基因时空表达模式、通过加权基因共表达网络分析方法得到的共表达基因模块及其相应数据、以及通过细胞类型特异性分析得到的细胞类型特异性分子图谱。

所述数据分析模块包括：

基因集时空表达分析模块，用于对输入的基因集进行时空表达模式分析和展示；

细胞类型富集分析模块，用于对输入的基因集进行细胞类型富集模式的分析和展示；

共表达模块富集分析模块，用于对输入基因集在不同功能模块的富集进行分析和展示

模块时空表达分析模块，用于对输入基因所富集的功能模块进行特异性的时空表达模式分析和展示；