CN105653897A - 基于生物云平台的lncRNA分析系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于生物云平台的lncRNA分析系统及方法，包括：用户界面模块、请求分析模块、图表呈现模块、lncRNA分析单元和综合分析单元，用户界面模块用于获取并发送用户请求；请求分析模块用于接收并分析用户请求，并将分析指令发送给lncRNA分析单元和综合分析单元；lncRNA分析单元和综合分析单元用于根据分析指令对测序数据进行分析获得分析内容并发送给图表呈现模块；图表呈现模块用于将分析内容以图表形式显示。利用本发明提供的基于生物云平台的lncRNA分析系统，用户可以通过在WEB页面上点击参数设置，在云平台上对测序数据进行一键自动化分析结果并以图、表和文字的形式呈现，使得分析方式不再局限于传统业务线流程的单一性，提升用户数据分析灵活性。

Description

基于生物云平台的lncRNA分析系统及方法

技术领域

本发明涉及生物信息分析技术领域，尤其涉及一种基于生物云平台的lncRNA分析系统。

背景技术

随着高通量测序技术在医疗、健康、医药、环境、能源等相关领域的广泛应用，生物大数据时代已经到来。由于采用不同代的测序仪进行测序，测序得到的高通量原始数据是长度不等的序列，要通过生物信息学工具将这些序列组装成长的邻接片段甚至是整个基因组的框架，或者把这些序列对比到已有的基因组或者相近物种基因组序列上，并进一步分析得到有生物学意义的结果。

LncRNA是非编码RNA的重要组成部分。随着测序以及其他分析技术的发展，大量lncRNA已经被鉴定，越来越多的证据表明lncRNAs参与了多种生物学过程，并且在其中发挥关键作用。因此，lncRNA的分析也就越来越受到大家的重视，且将lncRNA的分析应用到众多新的测序物种中，呈现多元化发展的迹象。另外，lncRNA在许多新的领域发挥着重要作用，如在细胞分化和个体发育中的研究愈发成熟；在研究lncRNA与人类疾病的关联上的案例也越来越多，尤其是在癌症研究领域，lncRNA可能是治疗癌症的突破口之一；近年的研究还发现在植物生长、发育和环境胁迫适应等过程中lncRNA也发挥着重要的调控作用。

随着lncRNA的研究领域越来越广，对分析的要求也越来越高，不仅需要对各种参考物种做规范化处理，还需要增加人力和计算资源投入到lncRNA的研究中，且用户在每次分析完一套业务流程之后，若有新的需求加入，则需要采用一套全新的系统性的分析方法来进行数据分析，这样就会增加测序成本，而且即便是相同的原始数据，由不同的测序公司进行测序所得到的测序结果也会有所差别，导致测序结果精确度很差；此外，随着新的lncRNA特征或功能被发掘处理，应用最新的研究成果也成为了迫切的需求。

发明内容

本发明提供一种基于生物云平台的lncRNA分析系统及方法，用于解决现有技术中对lncRNA测序数据处理过程中分析方法复杂、处理效率低的问题。

第一方面，本发明提供一种基于生物云平台的lncRNA分析系统，包括：用户界面模块、请求分析模块、图表呈现模块、lncRNA分析单元和综合分析单元，其中；

用户界面模块，用于获取并发送第一用户请求，以及用于根据第一分析内容进行参数设置以获取并发送第二用户请求；

请求分析模块，用于接收并分析所述第一用户请求，并将第一分析指令发送给lncRNA分析单元，以及用于接收并分析所述第二用户请求，并将第二分析指令发送给综合分析单元；

lncRNA分析单元，用于根据第一分析指令对测序数据进行分析获得第一分析内容，并发送给图表呈现模块；

图表呈现模块，用于将所述第一分析内容以图表形式显示，以及用于将第二分析内容以图表形式显示；

综合分析单元，用于根据第二分析指令对第一分析内容进行分析获得第二分析内容，并发送给图表呈现模块；

其中，所述第一用户请求为作出对测序数据进行分析的分析请求；所述第一分析内容为根据第一用户请求对测序数据进行分析的分析内容；

所述第二用户请求为作出对第一分析内容进行分析的分析请求；所述第二分析内容为根据第二用户请求对第一分析内容进行分析的分析内容。

优选地，还包括：

云端数据库，用于存储测序数据、已经分析完成的项目数据、参考基因组、基因组注释文件及分析软件。

优选地，所述lncRNA分析单元包括mRNA分析模块和lncRNA预测及下游分析模块，其中，

mRNA分析模块，用于对测序数据的已知基因进行分析，并获得分析内容；

lncRNA预测及下游分析模块，用于对测序数据预测新lncRNA，并对预测的新lncRNA进行下游功能分析，获得分析内容。

优选地，所述综合分析单元包括分析软件模块和任务调度模块，其中，

分析软件模块，用于根据对第一分析内容进行参数设置的参数信息和第二分析指令获得任务分析流程和分析软件，并发送给任务调度模块；

任务调度模块，用于根据任务分析流程和分析软件对第一分析内容进行分析获得第二分析内容，并发送给图表呈现模块。

优选地，所述综合分析单元还包括分析软件库，用于存储各种任务分析流程及各种分析软件。

优选地，所述用户界面模块还用于获取并发送筛选请求，用于指示从所述云端数据库中选择测序数据。

优选地，所述用户界面模块为网页WEB图像化用户界面模块。

另一方面，本发明提供一种基于上述分析系统的分析方法，包括：

用户界面模块获取并发送第一用户请求，以及根据第一分析内容进行参数设置以获取并发送第二用户请求；

请求分析模块接收并分析所述第一用户请求，并将第一分析指令发送给lncRNA分析单元，以及接收并分析所述第二用户请求，并将第二分析指令发送给综合分析单元；

lncRNA分析单元根据第一分析指令对测序数据进行分析获得第一分析内容，并发送给图表呈现模块；

图表呈现模块将所述第一分析内容以图表形式显示，以及将第二分析内容以图表形式显示；

综合分析单元根据第二分析指令对第一分析内容进行分析获得第二分析内容，并发送给图表呈现模块。

优选地，lncRNA分析单元根据第一分析指令对测序数据进行分析获得第一分析内容，包括：

mRNA分析模块对测序数据的已知基因进行分析，并获得分析内容；

lncRNA预测及下游分析模块对测序数据预测新lncRNA，并对预测的新lncRNA进行下游功能分析，获得分析内容。

优选地，综合分析单元根据第二分析指令对第一分析内容进行分析获得第二分析内容，包括：

分析软件模块根据对第一分析内容进行参数设置的参数信息和第二分析指令获得任务分析流程和分析软件，并发送给任务调度模块；

任务调度模块根据任务分析流程和分析软件对第一分析内容进行分析获得第二分析内容，并发送给图表呈现模块。

由上述技术方案可知，利用本发明提供的基于生物云平台的lncRNA分析系统，用户可以通过在WEB页面上点击参数设置，在云平台上对测序数据进行一键自动化分析，最终的结果并以图、表和文字的形式呈现。lncRNA的分析模式与传统测序公司提供的分析服务有区别，其分析流程是基于优化流程，其分析手段是基于云平台强大的计算集群快速分析出结果，分析结果以高质量的图表形式直接在WEB上展示，使得数据分析方式不再局限于传统业务线流程的单一性，提升了用户数据分析的灵活性，极大地丰富了对数据的解读手段，提高对测序数据的处理效率。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的基于生物云平台的lncRNA分析系统的结构示意图；

图2为实施例中原始数据导入及参数设置主界面；

图3为实施例中原始数据导入展示的示意图；

图4为实施例中结题报告展示示意图；

图5为实施例中mRNA表达量挖掘界面示意图；

图6为实施例中mRNA基因差异挖掘界面示意图；

图7为实施例中lncRNA鉴定界面示意图；

图8为实施例中lncRNA靶基因挖掘界面示意图；

图9为实施例中lncRNA差异基因挖掘界面示意图；

图10为本发明一实施例提供的基于生物云平台的lncRNA分析方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

图1示出了本发明一实施例提供的一种基于生物云平台的lncRNA分析系统，包括：用户界面模块1、请求分析模块2、图表呈现模块10、lncRNA分析单元3和综合分析单元6，其中；

用户界面模块1，用于获取并发送第一用户请求，以及用于根据第一分析内容进行参数设置以获取并发送第二用户请求。其中，所述第一用户请求为对测序数据作出进行已知基因和预测新lncRNA的分析请求。该分析请求在执行过程中，需要获得测序数据。为此，所述用户界面模块还用于获取并发送筛选请求，用于指示从云端数据库中选择测序数据。该用户界面模块为网页WEB图像化用户界面模块，在此用户可在页面上对所需测序数据进行指定获取。

所述第二用户请求实际上是对测序数据分析结果的作出的进一步分析的分析请求。此第二用户请求的产生在下面的综合分析单元中可进行针对性解释说明。

用户界面模块对第一分析内容的参数设置，实际上是在页面上对所得到的以图表形式显示的第一分析内容选择一些参数化设置，以对第一分析内容中不太需要的内容进行排除，最终获得所需内容。在这里参数化设置可以包括mRNA表达量挖掘和基因差异挖掘，lncRNA靶基因挖掘和差异基因挖掘。

请求分析模块2，用于接收并分析所述第一用户请求，并将第一分析指令发送给lncRNA分析单元，以及用于接收并分析所述第二用户请求，并将第二分析指令发送给综合分析单元。该模块是对第一用户请求和第二用户请求进行分析，以向执行不同分析需求情况下分析处理的模块发出分析指令。

lncRNA分析单元3，用于根据第一分析指令对测序数据进行分析获得第一分析内容，并发送给图表呈现模块。这里的分析内容实际上分析结果，该分析结果发送到图表呈现模块，以实现从数据到图表的直观化。其中，所述测序数据包括从云端数据库获取的原始数据，在对测序数据进行分析时，可能会需要一些参考数据也参与到分析过程当中。所述参考数据包括已经分析完成的项目数据、参考基因组和基因组注释文件。

图表呈现模块10，用于将所述第一分析内容以图表形式显示，以及用于将第二分析内容以图表形式显示。在这里，图表形式包括图片、表格和文字等形式，但在本发明中不局限于任何一种表现形式。

综合分析单元6，用于根据第二分析指令对第一分析内容进行分析获得第二分析内容，并发送给图表呈现模块。该分析单元的使用是建立在第一分析内容不能满足用户需求的情况下，针对第一分析内容作出的二次分析处理。在该处理中，用户可以在第一分析内容中进行指定和筛选内容，以满足所需要求的分析内容。

本发明是建立在云端平台上，因此，本发明需包括云端数据库11，用于存储测序数据、已经分析完成的项目数据、参考基因组、基因组注释文件及分析软件。在上述分析处理过程中所需要的信息均可在云端数据库中调用获得。所以说该数据库提供了整个系统的信息来源。需要说明的是，本数据库中的分析软件具有很多种，针对不同的分析数据，其对应不同的分析软件，达到对分析内容做特定分析的目的。而上述各个具有分析功能的模块可以从云端数据库中调用合适当前分析工作的软件以实现分析过程。

针对上述lncRNA分析单元的执行作进一步的解释说明，所述lncRNA分析单元3包括mRNA分析模块4和lncRNA预测及下游分析模块5，其中，

mRNA分析模块4，用于对测序数据的已知基因进行分析，并获得分析内容。

lncRNA预测及下游分析模块5，用于对测序数据预测新lncRNA，并对预测的新lncRNA进行下游功能分析，获得分析内容。

通过mRNA分析模块和lncRNA预测及下游分析模块所获得分析内容共同作为所述第一分析内容以图表形式进行显示给客户，以供客户做出第一次的需求判断。

针对上述综合分析单元的执行作进一步的解释说明，所述综合分析单元6包括分析软件模块7和任务调度模块8，其中，

分析软件模块7，用于根据对第一分析内容进行参数设置的参数信息和第二分析指令获得任务分析流程和分析软件，并发送给任务调度模块。该模块的实现目的是在对测序数据进行二次分析处理的情况下，对参数信息进行分析得到合适的分析流程和分析软件，并将这个信息发送给任务调度模块。

任务调度模块8，用于根据任务分析流程和分析软件对第一分析内容进行分析获得第二分析内容，并发送给图表呈现模块。该模块可以根据分析软件模块发来的带有对应流程和软件的信息从云端数据路获得所需的分析流程和分析软件，并最终根据分析流程和分析软件对第一分析内容再次分析，得到第二分析内容以图表形式显现给客户。

进一步的，所述综合分析单元还包括分析软件库9，用于存储各种任务分析流程及各种分析软件。该分析软件库可与云端数据库保持连接，用于将自身带有的分析流程和分析软件存储在云端数据库中。

以下以具体方案为例进行说明上述分析系统在直观上的表现形式：

用户利用云平台lncRNA分析平台对已有生物测序数据进行分析，需先进入如图2所示的原始数据导入及参数设置主界面，界面参数包括测序数据导入、转录组组装、基因组功能注释、差异表达分析和流程运行五块。原始数据导入界面如图3所示。按照说明与案例，用户将测序数据与参数填写后，点击运行，运行成功后，可以看到图4所示的结题报告展示页面，该项目精简的结果会展示在该结题报告上。另外，分析过程中可以在其他分页上实现参数设置，如mRNA表达量挖掘如图5所示，mRNA基因差异挖掘如图6所示，lncRNA鉴定如图7所示，lncRNA靶基因挖掘如图8所示，lncRNA差异基因挖掘如图9所示。

利用本发明提供的基于生物云平台的lncRNA分析系统，用户可以通过在WEB页面上点击参数设置，在云平台上对测序数据进行一键自动化分析，最终的结果并以图、表和文字的形式呈现。lncRNA的分析模式与传统测序公司提供的分析服务有区别，其分析流程是基于优化流程，其分析手段是基于云平台强大的计算集群快速分析出结果，分析结果以高质量的图表形式直接在WEB上展示，使得数据分析方式不再局限于传统业务线流程的单一性，提升了用户数据分析的灵活性，极大地丰富了对数据的解读手段，提高对测序数据的处理效率。

如图10所示，本发明提供一种基于上述分析系统的分析方法，包括：

用户界面模块获取并发送第一用户请求，以及根据第一分析内容进行参数设置以获取并发送第二用户请求；

请求分析模块接收并分析所述第一用户请求，并将第一分析指令发送给lncRNA分析单元，以及接收并分析所述第二用户请求，并将第二分析指令发送给综合分析单元；

lncRNA分析单元根据第一分析指令对测序数据和参考数据进行分析获得第一分析内容，并发送给图表呈现模块；

图表呈现模块将所述第一分析内容以图表形式显示，以及将第二分析内容以图表形式显示；

综合分析单元根据第二分析指令对第一分析内容进行分析获得第二分析内容，并发送给图表呈现模块。

其中，lncRNA分析单元根据第一分析指令对测序数据和参考数据进行分析获得第一分析内容，包括：

mRNA分析模块对测序数据的已知基因进行分析，并获得分析内容；

lncRNA预测及下游分析模块对测序数据预测新lncRNA，并对预测的新lncRNA进行下游功能分析，获得分析内容。

综合分析单元根据第二分析指令对第一分析内容进行分析获得第二分析内容，包括：

分析软件模块根据对第一分析内容进行参数设置的参数信息和第二分析指令获得任务分析流程和分析软件，并发送给任务调度模块；

任务调度模块根据任务分析流程和分析软件对第一分析内容进行分析获得第二分析内容，并发送给图表呈现模块。

本发明所述分析方法与上述分析系统在执行原理上相同，在此不再赘述。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

本领域普通技术人员可以理解：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种基于生物云平台的lncRNA分析系统，其特征在于，包括：用户界面模块、请求分析模块、图表呈现模块、lncRNA分析单元和综合分析单元，其中；

用户界面模块，用于获取并发送第一用户请求，以及用于根据第一分析内容进行参数设置以获取并发送第二用户请求；

请求分析模块，用于接收并分析所述第一用户请求，并将第一分析指令发送给lncRNA分析单元，以及用于接收并分析所述第二用户请求，并将第二分析指令发送给综合分析单元；

lncRNA分析单元，用于根据第一分析指令对测序数据进行分析获得第一分析内容，并发送给图表呈现模块；

图表呈现模块，用于将所述第一分析内容以图表形式显示，以及用于将第二分析内容以图表形式显示；

综合分析单元，用于根据第二分析指令对第一分析内容进行分析获得第二分析内容，并发送给图表呈现模块；

其中，所述第一用户请求为作出对测序数据进行分析的分析请求；所述第一分析内容为根据第一用户请求对测序数据进行分析的分析内容；

所述第二用户请求为作出对第一分析内容进行再分析的分析请求；所述第二分析内容为根据第二用户请求对第一分析内容进行再分析的分析内容。

2.根据权利要求1所述的分析系统，其特征在于，还包括：

云端数据库，用于存储待分析的测序数据、已经分析完成的项目数据、参考基因组、基因组注释文件及分析软件。

3.根据权利要求1所述的分析系统，其特征在于，所述lncRNA分析单元包括mRNA分析模块和lncRNA预测及下游分析模块，其中，

mRNA分析模块，用于对测序数据的已知基因进行分析，并获得分析内容；

lncRNA预测及下游分析模块，用于对测序数据预测新lncRNA，并对预测的新lncRNA进行下游功能分析，获得分析内容。

4.根据权利要求1所述的分析系统，其特征在于，所述综合分析单元包括分析软件模块和任务调度模块，其中，

分析软件模块，用于根据对第一分析内容进行参数设置的参数信息和第二分析指令获得任务分析流程和分析软件，并发送给任务调度模块；

任务调度模块，用于根据任务分析流程和分析软件对第一分析内容进行分析获得第二分析内容，并发送给图表呈现模块。

5.根据权利要求4所述的分析系统，其特征在于，所述综合分析单元还包括分析软件库，用于存储各种任务分析流程及各种分析软件。

6.根据权利要求2所述的分析系统，其特征在于，所述用户界面模块还用于获取并发送筛选请求，用于指示从所述云端数据库中选择待分析的测序数据。

7.根据权利要求1所述的分析系统，其特征在于，所述用户界面模块为网页WEB图像化用户界面模块。

8.一种基于上述权利要求1-7中任一权利要求所述分析系统的分析方法，其特征在于，包括：

用户界面模块获取并发送第一用户请求，以及根据第一分析内容进行参数设置以获取并发送第二用户请求；

请求分析模块接收并分析所述第一用户请求，并将第一分析指令发送给lncRNA分析单元，以及接收并分析所述第二用户请求，并将第二分析指令发送给综合分析单元；

lncRNA分析单元根据第一分析指令对测序数据进行分析获得第一分析内容，并发送给图表呈现模块；

图表呈现模块将所述第一分析内容以图表形式显示，以及将第二分析内容以图表形式显示；

综合分析单元根据第二分析指令对第一分析内容进行分析获得第二分析内容，并发送给图表呈现模块。

9.根据权利要求8所述的分析方法，其特征在于，lncRNA分析单元根据第一分析指令对测序数据进行分析获得第一分析内容，包括：

mRNA分析模块对测序数据的已知基因进行分析，并获得分析内容；

lncRNA预测及下游分析模块对测序数据预测新lncRNA，并对预测的新lncRNA进行下游功能分析，获得分析内容。

10.根据权利要求8所述的分析方法，其特征在于，综合分析单元根据第二分析指令对第一分析内容进行分析获得第二分析内容，包括：

分析软件模块根据对第一分析内容进行参数设置的参数信息和第二分析指令获得任务分析流程和分析软件，并发送给任务调度模块；

任务调度模块根据任务分析流程和分析软件对第一分析内容进行分析获得第二分析内容，并发送给图表呈现模块。