近日，我校左永春教授团队在哺乳动物早期胚胎发育的生物信息学研究领域取得重要科研进展，相关成果以“EmAtlas: a comprehensive atlas for exploring spatiotemporal activation in mammalian embryogenesis”为题，发表在国际知名学术期刊Nucleic Acids Research（影响因子19.160）。Nucleic Acids Research为国际著名出版集团Oxford University Press旗下杂志，关注涉及核酸代谢和相互作用中涉及的核酸和蛋白质的物理、化学、生化和分子生物学方面的研究，在国际核酸/蛋白质及生物信息学研究领域具有权威影响力。

生命是怎样从一个受精卵细胞开启生命时钟，进而发育为拥有各种精细功能器官的个体？探讨生命周期中发育形态变化，时序规律以及调控机制等一直是发育生物学领域悬而未决且引人入胜的核心问题。早期发育的深入研究可以进一步指导干细胞研究和牛羊等畜牧业保种育种工作，错误的早期发育路径会导致妊娠终止和多种先天缺陷疾病。近几年，哺乳动物发育生物学领域已积累了海量的研究资源和多组学数据，但这些数据资源规模大、维度高、信息碎片化严重，缺乏有效组织整理的资源库。为此，科研团队利用生物信息学和计算生物学方法创建完成了哺乳动物早期发育的多组学资源库与分析云平台EmAtlas (http://bioinfor.imu.edu.cn/ematlas)。

论文发表截图

研究人员基于Nextflow的并行多组学自动化分析管理系统，完成了基于12种前沿测序技术产生的821个数据集，涉及人、小鼠等物种的9113个样本的生物信息学挖掘。随后，将这些数据根据植入前胚胎、胎儿、新生儿的时空发育顺序进行归档整理，共涉及65个不同发育时间点的组织类型和116种细胞类型。此外，23个权威功能知识库的发育相关注释也被人工审编并整合到该数据库。最终，构建完成了包含64TB的组学数据和信息注释的资源库，开发了哺乳动物发育多组学在线分析云平台EmAtlas。随着用户的积极反馈，该平台将会新增更全面的数据资源和分析工具。EmAtlas可以为发育领域的研究人员和临床医师提供有力的分析手段，并为人类遗传疾病、干细胞医疗、辅助生殖和畜牧繁育等提供新的研究思路。

EmAtlas资源库的图形摘要

EmAtlas目前可以实现从发育的两个尺度（时序、空间），从宏观到微观的五个维度（组织、细胞、基因组、基因、蛋白质）解析哺乳动物早期发育进程。主要功能包括：（1）设计完成了发育组织单细胞聚类与细胞异质性分析工具、单细胞基因表达模式与生物标志物识别工具；（2）开发了时空发育表观基因组浏览器；（3）可以开展基因时空表达模式分析、基因时空多组学图谱分析以及基因结构表观信号分析；（4）开发了时空发育生物通路分析工具和发育熵分析工具；（5）整合了课题组前期开发完成的RaacLogo (Brief Bioinform. 2021, 22(3):bbaa096.)、RaacFold（Nucleic Acids Res. 2022, 50(W1):W633-W638.）等特色分析工具，可以实现对发育相关蛋白质序列、功能域及结构生物信息学方面的探究；（6） 开发了首个专注于哺乳动物早期发育的基因集分析系统EmRanger，可以实现对候选基因集的发育组织类型、细胞类型、通路网络、表型疾病、药物化合物和蛋白质互作等方面的功能注释。

左永春教授课题组

通讯作者简介：左永春，三级教授，博士生导师，2011年在内蒙古大学获博士学位，研究方向为生物信息学。目前在中国细胞生物学学会专委会，中国计算机学会专委会，内蒙古生物物理与生物信息学会等学术团体兼职，担任国际Current Gene Therapy期刊Editorial Board Member和Frontiers出版社的Topics Guest Editor。以通讯或第一作者身份在Nucleic Acids Research, Cellular and Molecular Life Sciences, Bioinformatics等国际知名期刊上发表论文80余篇，被美国科学院院士等国际同行在Nature和PNAS等期刊累计引用次数2100多次(Google, h指数:28)，6篇论文先后入选ESI 1%全球高被引论文，获得国家发明专利和软件著作权10多项。主持国家自然科学基金面上和青年项目等5项，以及内蒙古自治区杰出青年基金、高等学校青年科技英才、关键技术攻关等项目，先后入选内蒙古"草原英才"及其首批滚动支持，新世纪“321人才工程”及滚动名单等。

该工作由我校生命科学学院、省部共建草原家畜生殖调控与繁育国家重点实验室与内蒙古科技大学合作完成。内蒙古大学是该论文第一作者单位和第一通讯作者单位，2019级博士生郑磊为第一作者，左永春教授和邢永强教授为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金（62061034, 62171241, 61861036, 62161039）和内蒙古自治区关键技术攻关项目（2021GG0398）的支持。

原文链接：https://academic.oup.com/nar/advance-article/doi/10.1093/nar/gkac848/6746867

（供稿：生命科学学院  编辑：李文娟  审核：吴栓虎）