SRA數據庫簡介

一、什麼是SRA數據庫

SRA（Sequence Read Archive）數據庫是全球最大的高通量測序數據存儲庫之一，隸屬於美國國家生物技術信息中心（NCBI），旨在為科學家們提供大規模測序數據存儲、檢索、共享和分析的服務。SRA數據庫包含了來自不同組織和實驗室的幾乎所有已公開發布的高通量測序原始數據，無論是針對基因組、轉錄組、甲基化、蛋白質組還是宏基因組分析等方面的研究都可以在其中得到支持，為生物醫學領域的研究提供了豐富的數據資源。

二、如何使用SRA數據庫

使用SRA數據庫可以分為上傳數據和下載數據兩個部分。如果想將自己的高通量測序數據上傳到SRA數據庫，需要按照制定的規則進行格式化和提交，不過這個過程比較繁瑣，需要申請者具備一定的生物信息學技能。而對於下載即有現成的檢索和下載工具可供使用，下面分別介紹。

三、SRA數據庫的檢索

SRA數據庫的檢索可以採用NCBI提供的網頁界面、NCBI Entrez Direct命令行檢索工具以及SRA Toolkit命令行工具進行。以網頁檢索為例，步驟如下：

from Bio import Entrez
import pandas as pd
query = "PRJNA257197"
handle = Entrez.esearch(db = "sra",
                        term = query,
                        retmax = 100)
record = Entrez.read(handle)
sra_id_list = record["IdList"]
handle.close()
print(sra_id_list)

使用關鍵字PRJNA257197（大腸桿菌10407引物PCR和測序）進行檢索，結果共找到14個項目。其中，每個項目會對應多個樣品，每個樣品會對應多個文庫，每個文庫會對應多個runs，因此，需要從多個維度對其進行檢索。常用的檢索策略包括關鍵詞搜索、作者機構搜索、基序搜索和序列相似性搜索等。

四、SRA數據庫的下載

SRA數據庫的下載需要使用SRA Toolkit命令行工具，具體操作步驟如下：

import subprocess
srr_id = "SRR000001"
output_dir = "/path/to/output/dir"
subprocess.call(f"fastq-dump -I --split-files --gzip -O {output_dir} {srr_id}", shell=True)

以上命令將會把SRR000001這個run的原始數據下載到指定路徑output_dir下，並按照sample_1.fastq.gz和sample_2.fastq.gz的格式進行存儲，可以方便地進行後續的序列質量控制、比對、組裝和分析等操作。值得注意的是，下載SRA數據需要先安裝好SRA Toolkit，並且需要根據運行環境來選擇相應的下載命令。

五、SRA數據庫的應用

隨着高通量測序技術的快速發展，SRA數據庫已經成為生物醫學領域不可或缺的數據資源。從基礎科學研究到應用開發，無論是病理生物學、基因組學、轉錄組學、生物信息學還是藥物研發等方面的研究都可以從中受益。例如，在疾病發病機制研究方面，研究人員可以通過比較SRA數據庫中正常和患病樣本的基因表達譜差異來篩選關鍵基因和靶點，為新葯開發提供依據；在新葯評價方面，研究人員可以對SRA數據進行機器學習和數據挖掘分析，預測新葯作用機制和不良反應，並進行精準用藥。