AgeAnno：人类衰老单细胞注释知识库

 衰老被定义为生物体功能特征的逐渐退化。衰老过程也是大多数人类疾病最广为人知的危险因素之一。目前，老龄化人口正以前所未有的速度增长，迫切需要启动详细的研究和制定健康老龄化的策略。大量证据表明，衰老伴随着复杂的分子和细胞改变，如细胞间通讯失调、表观遗传和转录改变、基因组不稳定以及端粒维持机制缺陷。例如，FOXO3被认为是衰老相关过程的关键调节因子之一。FOXO3的表达水平随着年龄的增长而降低。FOXO3与NR2E1、SNX3和CEP5的相互作用在衰老过程中的氧化应激反应和DNA损伤中起着关键作用。FOXO3的高表达受其增强子区域染色质可及性的调控，可能对寿命有保护作用。此外，FOXO3是白藜芦醇的潜在靶点，白藜芦醇是预防和治疗衰老和衰老相关疾病的候选药物。对单个衰老基因的系统分析和功能参考注释的开发将有助于了解衰老的潜在机制，并确定抗衰老和衰老相关疾病的新治疗靶点。

 有几个可用的衰老数据库，如人类衰老基因组资源，衰老地图集，数字衰老地图集，AGEMAP和Open Genes (https://opengenes.com/)。这些数据库主要集中于提供完整的生物数据集或衰老相关基因的简单集合。随着个体基因组数据的积累，仍然缺乏一个密集的知识库来注释个体衰老基因的潜在机制。建立衰老方面的代表性资源将为衰老方面的个体基因组差异提供基础。衰老过程中分子和细胞变化的高度异质性将批量测序技术推向了极限。由于单细胞测序技术的进步，单细胞测序数据可以细化我们对不同组织在衰老过程中单细胞水平上的细胞异质性和分子改变的理解。在这里，介绍一个人类衰老单细胞注释知识库AgeAnno（图1，https://relab.xidian.edu.cn/AgeAnno/#/），目的是通过使用单细胞RNA和单细胞ATAC测序数据(scRNA和scATAC)对不同组织和细胞类型的人类衰老相关基因进行全面和密集的描述。

图1 AgeAnno主页

 基于从0到110岁28个年龄段的健康组织样本中的1 678 610个细胞，AgeAnno（图2）注释了从6个公共资源收集的5580个衰老相关基因。对于scRNA数据，首先对每种细胞类型中的衰老相关基因进行了差异基因表达（DEGs）分析，并在不同年龄组中鉴定了组织和细胞类型特异性的DEGs。然后，将与衰老相关的DEG标记为三个与衰老相关的生物学类别，包括免疫基因、端粒维持基因和昼夜节律基因。为了更好地了解衰老相关基因的潜在机制，基于协同配体受体(L-R)表达的细胞-细胞通讯分析;转录因子(TF)调控网络分析，AgeAnno进行了富集分析和转录组变异分析，以确定衰老对基因转录噪声的影响。为了探讨衰老背景下免疫微环境的改变，AgeAnno研究了不同年龄组之间的免疫细胞比例。对于scATAC数据，AgeAnno识别了不同年龄组之间的差异可达区域(DARs)，并提供了详细的遗传注释信息，如增强子、启动子和内含子。然后，进行了基元/转录因子富集分析、足迹分析和峰值分析，为老化相关DAR提供功能注释。AgeAnno还确定了基因-药物或基因-化学相互作用以及衰老基因的相关疾病。总之，AgeAnno从单细胞数据中提供了大量的老化上下文功能注释，它将是一个有价值的资源，可以促进对衰老潜在机制的理解，并帮助衰老研究团体开发抗衰老和与衰老相关的疾病治疗策略。 

图2 AgeAnno数据库内容与建设

参考文献

[1] Huang K, Gong H, Guan J, Zhang L, Hu C, Zhao W, Huang L, Zhang W, Kim P, Zhou X. AgeAnno: a knowledgebase of single-cell annotation of aging in human. Nucleic Acids Res. 2023;51(D1):D805-D815. doi: 10.1093/nar/gkac847.

以往推荐如下：

1. 分子生物标志物数据库MarkerDB

2. 细胞标志物数据库CellMarker 2.0

3. 细胞发育轨迹数据库CellTracer

4. 人类细胞互作数据库：CITEdb

5. ​EMT标记物数据库：EMTome

6. EMT基因数据库：dbEMT

7. ​EMT基因调控数据库：EMTRegulome

8. RNA与疾病关系数据库：RNADisease v4.0

9. RNA修饰关联的读出、擦除、写入蛋白靶标数据库：RM2Target

10. 非编码RNA与免疫关系数据库：RNA2Immune

11. 值得关注的宝藏数据库：CNCB-NGDC

12. 免疫信号通路关联的调控子数据库：ImmReg