学会了HPA数据库，直接拿来发SCI

大家好，我是阿琛。“挑圈联靠”，首先便是挑出表达差异。与酸菜老师在基础科研的教学一致，要么筛，要么猜。通过TCGA数据库，或Oncomine数据库，分析获得感兴趣的一个基因或者基因群。此时，所有的分析数据主要基于转录水平的评估；然而，对于研究分子的差异表达，最好是能通过蛋白水平的验证。

对有条件的课题组而言，搜集组织标本，基于免疫组化技术和western blot技术来检测该蛋白在组织中的表达水平，无疑是最好的办法。但在生信研究中，受限于实验条件以及标本来源等因素的影响，这就需要我们的一位好朋友登场了---人类蛋白组图谱数据库，即HPA数据库。

引子

2003年，瑞典科学家以及Knut & Alice Wallenberg发起了一项基于蛋白质研究的大规模项目，称为人类蛋白质图谱（Human Protein Atlas）。Human Protein Atlas数据库（https://www.proteinatlas.org/），即HPA数据库，是一个免费的包含超过26000种抗体，靶向来自17000多种人类基因的公共数据库。

经过一次次的更新与维护，HPA数据库包含的内容也逐渐完善。2019年，数据库新增了三项内容；目前，HPA数据库更新于2020年3月6日，为v19.3版本，涉及组织图谱，细胞图谱，病理图谱，脑图谱，血液图谱，和代谢图谱六大板块。下面，以TP53基因为例，阿琛带大家一起从组织，细胞等多个层面来领略HPA数据库的构成与使用。

1.输入在搜索框内输入目标（如TP53）

点击Search，即可得到该基因的相关信息，包括基因的描述（Gene description），证据评分（Evidence），以及该基因在各个图谱中的结果。接下来，我们分别来查看与讲解每个板块中所包含的信息。

2.点击Tissue，进入组织图谱(Tissue Atlas)

进入该板块后，首先便是TP53基因的基本信息介绍，包括名称，蛋白分类，蛋白的定位等信息。随后，数据库展示了TP53在人体各组织的表达情况，分为RNA表达水平和蛋白表达水平，其中RNA的表达更是整理了多个数据集的内容，稍作整理，便可用于文章中。

而关于TP53基因在具体某一组织中的表达情况，点击右侧相应的器官即可进入。比如，查看TP53基因在oral mucosa（口腔粘膜）中的表达情况，结果提供了抗体的种类，染色程度以及免疫组化结果，点击不同的组织即可显示对应患者的基本信息。这样，基因在正常组织中的表达情况就准备好了。

3.点击Pathology，进入病理图谱（Pathology Atlas）

“表达差异”，顾名思义，自然需要正常组织和肿瘤组织两者的对比。在病理图谱中，我们可以查看TP53基因在不同肿瘤中的表达情况。与组织图谱的结果展示方法类似，该模块同样包含了RNA表达水平和蛋白水平。在RNA水平上，HPA数据库主要整理了基因在TCGA数据库中各个肿瘤的RNA表达，并提供了可视化分析结果，通过散点图和生存曲线，可以十分直观的观察基因在不同肿瘤中的表达及其对预后的影响。

TP53基因对子宫内膜癌（endometrial cancer）和前列腺癌（Prostate cancer）预后的影响；其中，蓝色为低表达，紫色为高表达

▲ TP53基因在不同肿瘤组织中的RNA表达水平

随后，便是通过免疫组化技术对基因在不同肿瘤组织中的蛋白表达检测。

点击相应的肿瘤，可以得到该基因在肿瘤组织中的检测结果，其包括免疫组化图片，病人的基本信息，以及在不同细胞中的染色强度统计结果。当然，这一结果也可以作为基础研究中的阳性对照结果。

▲ TP53基因在结肠癌患者组织的免疫组化结果

4.点击Cell，进入细胞图谱（Cell Atlas）

从组织到细胞，整个生信文章的谋篇布局，同样可以借鉴基础研究的逻辑思路。除了基因定位的细胞模式图外，HPA数据库为我们准备了精美的细胞免疫荧光结果。值得一提的是，该结果可以根据作者自己的需要，进行组合，包括Antibody（抗体），Nucleus（细胞核），Intensity（强度），Microtubules（微管蛋白），ER（内质网），和Objects（对象）。既可单独显示，又可叠加显示。对于每一块所代表的区域，大家随后可以自行调试玩耍。

此外，HPA数据库中还提供了基因siRNA的RNA验证和细胞荧光结果，可谓是相当的贴心了。将组织和细胞结果一组合，必然能给文章增加不少的色彩，也在一定的程度上弥补了生信文章缺少实验验证的遗憾。

▲ TP53基因经siRNA干扰后，RNA检测和免疫荧光结果

5.脑图谱（Brain Atlas），血液图谱（Blood Atlas），以及代谢图谱（Metabolic Atlas）

随着人类社会的进步，神经退行性疾病，血液系统，以及代谢疾病越来越受到科学家们的重视。2019年，基于前期的多项研究，三大图谱全新上线。虽然目前仍处于不断的更新与完善状态，但其中所包含的内容同样给我们提供了许多可供参考的结果与精美图片。接下来，我们一起看一下这三块新增的图谱。

5.1 脑图谱

脑图谱通过整合人类、猪和小鼠三种不同的哺乳动物物种，展示了不同蛋白在哺乳动物脑内的RNA表达情况，以及蛋白的亚细胞定位。比如NECAB1，是一种钙结合蛋白，结果展示了蛋白在不同脑区的RNA表达水平，免疫组化结果，以及全脑的免疫荧光切片。

▲ NECAB1基因在3种不同哺乳动物脑区的RNA表达水平

▲NECAB1基因在人和小鼠脑内的免疫组化及亚细胞定位结果

▲ 全脑切片的免疫荧光结果

5.2 血液图谱

随着肿瘤免疫治疗的兴起，人们开始越来越关注血液系统内免疫细胞变化对肿瘤免疫微环境的影响情况。同时，血液图谱的搭建，对血液系统疾病的研究与发展是一个巨大的帮助与进步。

从造血干细胞（Hematopoietic Stem Cell），逐步成熟分化，甚至各种免疫反应，任何环节的改变都将引起机体的变化。在该板块中，结果总结归纳了18种血细胞和外周血单个核细胞（PBMC）中不同基因的RNA表达信息。

5.3 代谢图谱从微观的转录、翻译、修饰，到宏观的各种能量转换，都离不开机体的各种代谢途径。一条条代谢通路，就如集成电路一般，复杂而又有条不紊的运行着，既各自独立，又相互沟通。

在此，HPA数据库展示了各种代谢途径中基因的表达情况以及代谢通路调节机制图谱。对于研究肿瘤代谢的小伙伴将是一个很大的便利。比如，查询HAL基因，即可获得该通路中相关基因在不同组织中的表达热图。

由于后三大图谱的存在时间尚短，其内容的丰富程度远不及前三个内容。不过，随着研究的进展，一个个内容都将被补充完善。今天的分享就到此结束了，大家可以进一步的去探索HPA数据库这个大宝藏，不断挖掘其中的丰富内容~~~

放眼望去，近几年，很多人都有这样一种感受，那就是现在的科研要求越来越高，论文发表越来越难。                               

这主要是因为当前竞争越来越大，优质科研成果及高水平论文越来越多，学术市场水涨船高。现在，要想在学术生涯获得良好发展，手握高分论文已经成了通行证。这不仅是对科研人员，对硕博生们也是如此。对于硕博生们来说，优质的论文更是获到学术自信，确保顺利毕业、获得满意工作的决定因素，根本无法忽视。                                   

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