OpenIMC：一种基于成像质谱技术用于分析单细胞和空间蛋白质组学的开源平台

《BMC Bioinformatics》：OpenIMC: an open-source platform for analyzing single-cell and spatial proteomics by imaging mass cytometry

　　

摘要

背景

成像质谱术（IMC）能够实现高度多重化的、具有空间分辨率的单细胞蛋白质组学分析，可在保留组织结构的同时同时检测数十种蛋白质标记物。尽管具备强大的分析能力，但IMC数据分析仍分散在多种软件环境中，研究人员不得不结合不同的工具来进行可视化、预处理、分割、特征提取、表型分析、批次校正以及空间分析等工作。这种分散状况增加了技术障碍，降低了研究的可重复性，同时也限制了非计算机用户的使用。

结果

我们开发了OpenIMC这一开源平台，它将IMC分析的各个主要阶段整合在一个统一的图形界面和命令行框架中。OpenIMC支持图像可视化、质量控制、预处理、分割、特征提取、降维、批次效应校正、聚类、表型分析以及空间分析等功能，同时还与现有的社区工具保持互操作性。该平台具备自动化的溯源跟踪功能，能够记录分析参数和软件版本，还可导出并共享完整的分析过程。基准测试表明，该平台在多次运行中都能表现出确定性的行为，图形界面和命令行工作流程之间完全一致，且与现有的IMC分析流程高度契合。此外，OpenIMC还支持高分辨率IMC分析流程，包括信号衰减建模和图像反卷积功能。我们通过循环细胞和乳腺组织的两组数据展示了该平台在支持集成式单细胞和空间蛋白质组学分析方面的能力。

结论

OpenIMC通过为常见的IMC分析流程提供一个统一、可重复且可扩展的框架，降低了IMC数据分析的复杂性。它将交互式可视化与可扩展的计算分析相结合，有效降低了技术障碍，有助于开展可重复的单细胞和空间蛋白质组学研究。