[发明专利]一种双向同源比对的非模式物种细胞注释方法

说明书

本发明公开了一种双向同源比对的非模式物种细胞注释方法，属于细胞注释技术领域，主要包括以下步骤：将非模式物种的基因组和模式物种的基因组进行双向同源比对，保留在两个方向上都配对一致的基因对；在模式物种的标记基因数据库中，将双向同源比对的基因对中的非模式物种的基因替代双向同源比对的基因对中与非模式物种同源的基因，得到非模式物种的表达量矩阵；通过软件调用非模式物种的表达量矩阵的基因数据进行注释，得到非模式物种细胞类型的注释结果。采用该双向同源比对的非模式物种细胞注释方法，可以精确对非模式物种的基因进行同源比对，得到与模式物种同源的基因，利用模式物种的标记基因数据库实现对非模式物种的细胞注释。

技术领域

本发明属于细胞注释技术领域，具体涉及一种双向同源比对的非模式物种细胞注释方法。

背景技术

单细胞转录组的细胞注释分析是很依赖数据库的分析内容，前者是赋予数据生物学意义的重要基础，单细胞转录组通过对每个细胞的mRNA添加识别标签，从而实现将reads归属到其来源细胞，获取单细胞的基因表达丰度。但是，在这个过程中，我们仅能得到细胞的基因表达量，而无法知道这个细胞属于什么细胞类型，为了破除这种隔离，常用的方法是通过细胞表达细胞类型相关标记基因的情况来赋予细胞具有生物学意义的细胞类型标签，以便在后续分析中基于细胞类型讨论样本的分子特性。然而，非模式物种缺乏系统的标记基因研究，标记基因获取难度大，从而缺乏细胞表达细胞类型相关标记基因的情况的研究，因而，成为非模式物种细胞注释的主要阻碍。

标记基因作为细胞类型识别的重要指标，在许多文章都被证明了其具有保守性，例如，Cell杂志上报道了狨猴与人、小鼠视网膜标记基因的同源性(Peng Y R,Shekhar K,Yan W,et al.Molecular classification and comparative taxonomics of foveal andperipheral cells in primate retina[J].Cell,2019,176(5):1222-1237.e22.)，也报道了肝细胞的标记基因在人、小鼠、猕猴、猪、仓鼠、鸡、斑马鱼的同源性(Guilliams M,Bonnardel J,Haest B,et al.Spatial proteogenomics reveals distinct andevolutionarily conserved hepatic macrophage niches[J].Cell,2022,185(2):379-396.e38.)，Science杂志上报道了屏状核的标记基因在人、小鼠、海龟、鬃狮蜥的同源性(Norimoto H,Fenk L A,Li H H,et al.A claustrum in reptiles and its role inslow-wave sleep[J].Science,2020,578(7795):413-418.)。

以上报道提示了通过同源比对，借鉴成熟的模式物种的标记基因数据库，可以摆脱非模式物种目前缺乏系统的标记基因研究，对于细胞类型的标记基因在单细胞数据中的分布情况相关信息的依赖，有利于实现非模式物种单细胞研究从0到1的突破，但是，现有使用的同源比对方法都是单向比对，即将待分析物种的基因比对到模式物种的基因(例如小鼠)，这种比对方法容易产生一个基因存在多个同源基因或假阳性同源基因的情况，对数据分析结果产生干扰，从而影响结果的正确性。

发明内容

为了克服现有技术中的上述不足，本发明的目的在于提供一种双向同源比对的非模式物种细胞注释方法，可以精确对非模式物种的基因进行同源比对，得到与模式物种同源的基因，利用与模式物种数据库同源的基因来完成相关分析，实现对非模式物种的细胞注释。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种双向同源比对的非模式物种细胞注释方法，包括以下步骤：

S1、对非模式物种进行单细胞转录组测序，得到单细胞转录组测序的数据；

S2、将非模式物种的基因组和模式物种的基因组进行比对，保留唯一比对上的基因对；