2025-05-10
在单细胞组学研究领域，富集分析是评估差异基因或基因集（包括特定信号通路与功能基因类别）在特定生物条件下显著性富集的常用分析方法。该方法能够精准识别在特定生物学过程中发挥核心作用的基因和通路，有效揭示细胞或组织在不同生理状态下的功能异质性与分子调控机制。作为生物信息学研究的核心工具，富集分析是解读单细胞转录组数据中蕴含的生物学价值的科学有效方案。
派森诺单细胞云平台最新升级的富集分析模块，基于客户体验和业内经验，创新性的实现了富集分析功能的全面提升：该模块不仅可以一键式无缝对接项目数据流的差异富集分析，更拓展了自定义基因列表上传与个性化富集背景基因集的功能，显著增强了分析的灵活性与适用性。结果展示采用图表动态交互模块，配合自研的专业化图像调整系统，支持用户精细调整图表呈现效果。该模块既适用于差异基因的生物学解释，也可满足研究者对自定义功能基因集的深入分析需求。
当您完成差异分析或者Marker分析后，本专题将正式带您进入基因藏宝图，通过富集分析这把金钥匙，揭秘单细胞数据潜在的生物学机制和功能，为科研发现提供坚实的数据支撑。
1、模块功能简介
当我们登录派森诺单细胞转录组云平台后，用户可在界面左侧导航栏访问分析模块，展开二级菜单即可浏览富集分析功能选项。选择"新建分析记录"按钮，系统将创建一个新的定制化富集分析任务，如图1所示。该界面下方同步展示了历史分析记录列表，包含用户自定义的分析名称、所选用的基因集类型(平台预存物种特异性GO/KEGG背景基因集)、基因来源信息以及结果管理选项。此设计不仅便于研究者追溯过往分析历程，同时有助于系统化掌握不同分析类型及其数据流向，有效提高分析效率并避免重复性工作。
图1 富集分析菜单
点击“新建分析记录”按钮后，页面会进入详细的富集分析流程（详见图2）。整体操作流程如下：
图2 新建分析记录界面
a)分析命名规范：
在"分析记录名称"字段中录入具有描述性的分析标识符，建议采用项目缩写+分析类型的命名格式；
b)数据库配置：
支持该物种的GO（Gene Ontology）或KEGG（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes）标准基因集富集分析；
允许上传自定义基因集文件（需符合TSV格式），文件必须包含ID、Gene及Term等三列核心要素（示例见表1）；
表1 自定义富集基因集
c)参数阈值设定：
设定统计显著性阈值，包含p-value校正方法选择；
配置通路基因数范围（最小/最大值）；
图2展示的是平台推荐的默认阈值参数组合。
d)差异基因数据选择：
支持选择平台已完成的差异分析结果（历史差异或Marker分析的全套结果）；
提供精细化过滤选项，允许基于特定实验组进行二次过滤筛选，确保富集分析输入数据的精确可靠；
图3 富集基因列表设置
如果您有云平台下载的差异结果自行调整的新结果，也可以通过标准化上传功能导入自定义基因列表，见图4。
图4 自定义基因列表上传
这里需要确保上传的文件每列与标准差异表达分析结果文件的表头完全一致；如果有自己关注的一组基因，也可以整理为表2第一列的格式，灵活定义研究的焦点基因。示例见表2:
表2 上传自定义基因列表
完成所有参数配置后，点击"提交分析"即可提交分析流程。分析完成后，用户可导航至分析记录模块查看项目状态，通过点击对应记录访问可视化分析结果（详见图5）。
图5 富集分析的记录
2、模块结果展示
富集分析结果通常通过可视化图表呈现，如气泡图、条形图和富集分析表格等。分析完成后，用户可通过图6所示的导航入口或左侧菜单栏的"富集分析"模块访问已完成的分析结果。左上方的分析记录选择分析记录名称后，系统将自动加载对应的可视化结果，并根据用户自定义的分组设置和数据展示类型呈现富集分析结果。
图6 富集分析结果展示
右侧工具栏包含三个功能模块：图表说明、分析设置和图表调整。其中，分析设置与图表调整为派森诺云平台特有的交互式图形编辑器，支持用户基于现有数据进行高度灵活的调整，主要功能包括：
1.自定义阈值过滤机制，确保富集信息的精确性与可信度
2.可视化条目自由组合与选择，实现特定富集信息的精准定位
3.交互式图表支持数据动态展示，全面覆盖差异富集信息
4.多样化配色方案、字体样式及版式布局可选，实现一键式图表优化
绘图结果示例如下图7：
图7 富集分析结果展示
这些可视化图表不仅具备专业美感，更承载着丰富的生物学信息内涵。每个显著富集的通路或条目均可能对应特定的生物学机制或代谢通路，为后续实验研究提供有价值的线索。无论是解析疾病发生发展的分子机制，还是阐明细胞分化和发育的调控网络，富集分析都能为研究者提供关键视角，协助从单细胞基因表达数据中识别具有生物学意义的信号，有效促进从原始数据到科学认知的转化过程。
结 语
派森诺单细胞云平台的富集分析不仅仅是一种分析方法，更是一种将单细胞数据转化为生物学洞见的艺术。它将冰冷的单细胞数据转化为温暖和生动的生物学语言，让我们能够在海量数据中识别出那些隐藏的生物学宝藏，为生命科学研究开启新维度新篇章。
