terravic/alphagenome-variant-visualization-skill

AlphaGenome 变异可视化与解读技能

该技能提供了自动化工作流，用于预测、解读并以可视化方式呈现人类遗传变异在11种模态（RNA-seq、DNase-seq、ChIP-seq H3K27ac/H3K4me3/CTCF/TF、剪接位点使用、剪接连接点、CAGE、PRO-CAP）中的功能调控后果。

它生成静态分析报告，并构建自包含的交互式HTML5与WebGL可视化仪表盘（ui/alphagenome_dashboard.html）。

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1. 技能执行工作流

处理用户变异查询时，请遵循以下多步流程：

第1步：基因与转录本解析

解析目标基因坐标、规范转录本标识符、链方向及外显子结构：

python3 scripts/lookup_gene_info.py --gene <GENE_SYMBOL> --pretty
# 或通过基因组坐标查询：
python3 scripts/lookup_gene_info.py --coord <CHROM:POS> --pretty

第2步：生物样本与本体解析

将目标组织、疾病背景或细胞类型映射到标准本体标识符（UBERON、CL、EFO）：

python3 scripts/resolve_ontology_terms.py --term "<TISSUE_OR_CELL_TYPE>" --pretty

第3步：剪接体解读

评估位于规范剪接位点（+1/+2供体位点、-1/-2受体位点）、外显子剪接增强子/沉默子或深部内含子隐蔽位点的变异：

python3 scripts/interpret_splicing.py --benchmark <BENCHMARK_CASE> --ascii
# 或使用自定义JSON：
python3 scripts/interpret_splicing.py --input <DATA_JSON> --ascii

第4步：原位诱变与转录因子基序分析

评估变异周边序列重要性（+/-20bp），评估位置权重矩阵（PWM）基序破坏（如CTCF、SP1、GATA1、TAL1、FOXA1），并计算置换矩阵：

python3 scripts/analyze_ism.py --benchmark <BENCHMARK_CASE> --ascii
# 或使用显式序列：
python3 scripts/analyze_ism.py --seq "<40BP_SEQUENCE>" --pos 20 --ref <REF_BASE> --alt <ALT_BASE> --ascii

第5步：表观基因组信号与轨迹分析

生成RNA-seq、DNase可及性、H3K27ac和H3K4me3的信号曲线：

python3 scripts/visualize_genome_tracks.py --benchmark <BENCHMARK_CASE> --output-plot tracks.png
python3 scripts/visualize_variant_effects.py --benchmark <BENCHMARK_CASE> --output-radar radar.png

第6步：交互式仪表盘编译

将综合分析数据集编译为独立的交互式HTML5仪表盘：

python3 scripts/generate_dashboard.py \
  --input tests/synthetic_benchmarks.json \
  --case <BENCHMARK_CASE> \
  --output ui/alphagenome_dashboard.html

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2. 标准合成基准测试用例

该技能包含四个完全合成的测试用例，不包含任何患者健康信息（PHI）：

1. syn_COL6A2_skip：
   • 变异：chr21:46126238:G>C
   • 基因：COL6A2（外显子3，规范5'剪接供体位点被破坏）
   • 生物样本：骨骼肌（UBERON:0001134）
   • 后果：完全外显子3跳跃（$\Delta\Psi = -0.960$），U1剪接供体共有序列被移除，通过无义介导的mRNA降解（NMD）导致-65%转录本丢失。
2. syn_TP53_promoter：
   • 变异：chr17:7675148:G>A
   • 基因：TP53（核心启动子，距TSS -85bp）
   • 生物样本：肝脏 / 肝细胞（UBERON:0002107）
   • 后果：开放染色质崩溃（-88% DNase），CTCF/SP1基序被破坏，RNA表达下降-85%。
3. syn_HBA2_enhancer：
   • 变异：chr16:223500:T>G
   • 基因：HBA2（远端基因间调控区域，+24kb）
   • 生物样本：成红细胞 / K562（CL:0000765）
   • 后果：新生GATA1/TAL1增强子创建，红系特异性珠蛋白表达提升+140%。
4. syn_ACTB_control：
   • 变异：chr7:5529776:C>T
   • 基因：ACTB（外显子4同义变异）
   • 生物样本：普遍表达 / HepG2（EFO:0001187）
   • 后果：中性基线对照，无剪接或表观遗传变化（$\Delta\Psi = 0.00$）。

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3. 参考文档

关于详细的技术标准和模式规范，请查阅参考文档：

• AlphaGenome API参考：模态定义、坐标索引和JSON模式。
• 变异解读指南：统计阈值、决策规则和NMD逻辑。
• 报告模板：标准科研和临床报告格式。
• 仪表盘指南：六个交互式仪表盘面板的规范。

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4. 智能体框架示例提示词

示例提示1（剪接体分析）

"分析骨骼肌中COL6A2基因的变异chr21:46126238 G>C。量化其对剪接的影响，检查是否存在外显子跳跃或无义介导的mRNA降解，并生成交互式可视化仪表盘。"

示例提示2（启动子破坏）

"评估位于肝脏组织中TP53启动子区域的chr17:7675148 G>A变异的调控后果。分析转录因子基序丢失、染色质可及性变化，并生成多轨迹可视化报告。"

示例提示3（新生增强子获得）

"筛查成红细胞中HBA2附近的基因间变异chr16:223500 T>G。识别是否有任何新生转录因子基序被创建，并生成完整的6面板交互式UI仪表盘。"