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為 AlphaGenome Atlas 網站建立深層連結與 URL。支援產生單一變異探索連結(1-based VCF 風格的座標)、基因組位點檢視(1-based 封閉式 chr:start-end)、候選變異摘要表格,以及 AlphaGenome 參考序列與替代序列的預測比較。

science-skills 是什麼?

此技能專門用於為 AlphaGenome Atlas 網站自動產生並驗證深層連結 URL。它提供四種主要的連結建構模式:單一變異探索連結(使用 1-based VCF 風格的 chr:pos:ref>alt 座標)、基因組區間或位點檢視連結(使用封閉式 chr:start-end 區間)、候選變異記錄的格式化表格(內嵌可點擊的連結),以及參考序列與替代序列的軌道預測比較連結。使用者可以透過 `scripts/alphagenome_atlas_links.py` 命令列工具來產生這些連結。此技能支援多種生物樣本、檢測模態(如 RNA-seq、DNase、ChIP-seq)和轉錄因子,並能自動處理 URL 編碼、座標系統轉換以及複雜的篩選邏輯(例如強制性的多模態過濾規則)。它特別強調在展示或討論基因變異時,必須同時提供可點擊的深層連結,並提供了詳細的 URL 查詢參數說明、佈局配置(如 AVI 分數軌道、固定的序列軌道)以及自動化軌道預測連結產生的指南。

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AlphaGenome Atlas 深層連結與 URL 配置

為 AlphaGenome Atlas 網頁應用程式(https://deepmind.google.com/science/alphagenome/atlas)建構並驗證深層連結。

基礎 URL:https://deepmind.google.com/science/alphagenome/atlas

[!IMPORTANT] 強制性 Atlas 深層連結與變異評分:每當呈現、討論或評分基因變異時,你必須同時提供可點擊的深層連結至 AlphaGenome Atlas。使用 scripts/alphagenome_atlas_links.py 來自動產生連結與表格。


必要條件

# 1. 單一變異探索連結:
uv run scripts/alphagenome_atlas_links.py variant "chr9:128225994:G>A" \
  --biosample K562 \
  --modalities RNA_SEQ,DNASE,CHIP_TF

# 2. 基因組位點 / 區間連結:
uv run scripts/alphagenome_atlas_links.py locus "chr11:5288500-5290500" \
  --biosample K562 \
  --modalities RNA_SEQ,DNASE,CHIP_TF

# 3. 格式化候選變異記錄表格(含內嵌可點擊連結):
uv run scripts/alphagenome_atlas_links.py table --input top_variants.json --biosample K562

# 4. 建構參考序列 vs 替代序列軌道預測連結 (/atlas/track-predictions):
uv run scripts/alphagenome_atlas_links.py track-predictions \
  --variant "chr15:42387805:C>G" \
  --gene CAPN3 \
  --biosample "Muscle_Skeletal"

2. URL 查詢參數

  • q (字串, 必要):主要搜尋目標。支援 1-based 封閉式區間(chr11:5288500-5290500)、基因符號(BRCA1)、Ensembl ID(ENSG00000012048)或 1-based 變異(chr7:27170000:A>G)。
  • m (列舉, 選用):檢視模式。基因/變異預設為 entity,座標區間預設為 locus。變異查詢請使用 variant。(允許值:locus、entity、variant、motifs)。
  • i (字串, 選用):以 1-based 封閉式 chr:start-end 格式(例如 chr11:5289310-5289690)定義的置中視窗縮放區間。自動化 motif 渲染時為必要參數。
  • f (字串, 選用):以逗號分隔的篩選謂詞,格式為 KEY:VALUE(例如 BIOSAMPLE_NAME:K562,SCORER_MODALITY:RNA-seq,ASSAY_TRANSCRIPTOR_FACTOR:GATA1)。控制可見的熱圖行數。
  • lItems (字串, 選用):佈局項目順序、AVI 分數軌道切換(avi)、章節熱圖及固定軌道列表(例如 avi,section:RNA_SEQ,section:DNASE,pinned:<TrackKey>)。
  • scores (字串, 選用):用於 /atlas/track-predictions 頁面比較的 ScoreId token 逗號分隔列表(例如 <ScoreId1>,<ScoreId2>)。
  • md (列舉, 選用):軌道預測檢視上的活躍模態分頁選擇器(RNA_SEQ、SPLICE_JUNCTIONS、SPLICE_SITE_USAGE、DNASE)。
  • tpRenames (字串, 選用):特定分數預測的自訂標題覆寫(ScoreId:CustomTitle)。
  • tpLegendTitle (字串, 選用):軌道預測圖表卡片的自訂圖例標題(例如 Predicted Gene Expression)。

[!IMPORTANT] 變異查詢格式:q 中的變異必須嚴格使用 chr:pos_1_based:ref>alt 格式(例如 chr7:27170000:A>G 或 URL 編碼後的 chr7:27170000:A%3EG,其中位置為 1-based)。請勿使用冒號分隔的等位基因(A:G)或 dbSNP rsID(不支援 rsID)。


3. 多模態過濾與檢測分組陷阱 (f)

過濾分組與布林評估

f 中的過濾器映射到三個主要評估組:

  • Biosample 組(BIOSAMPLE_NAME、BIOSAMPLE_TYPE):使用 AND 邏輯評估。
  • Assay 組(SCORER_MODALITY、ASSAY_TRANSCRIPTOR_FACTOR、ASSAY_HISTONE_MARK):使用 OR 邏輯評估。
  • Gene 組(GENE_NAME):使用 OR 邏輯評估。

⚠️ 強制性多模態過濾規則

RNA-seq 和 DNase 軌道沒有轉錄因子代碼(transcriptionFactorCode === "")。如果 f 在檢測組中僅包含 ASSAY_TRANSCRIPTOR_FACTOR 過濾器,則 RNA-seq 和 DNase 軌道會無法通過檢測評估,並從熱圖中隱藏。

要在特定 ChIP-seq 轉錄因子旁顯示 RNA-seq 和 DNase 軌道,請在 f 中明確包含 SCORER_MODALITY:RNA-seq 和 SCORER_MODALITY:DNase(由 scripts/alphagenome_atlas_links.py 自動處理):

f=BIOSAMPLE_NAME:<CellLine>,SCORER_MODALITY:RNA-seq,SCORER_MODALITY:DNase,ASSAY_TRANSCRIPTOR_FACTOR:<TF1>,ASSAY_TRANSCRIPTOR_FACTOR:<TF2>

4. 佈局配置、AVI 分數與固定軌道 (lItems)

繪製 AVI 分數與模態章節

  • AVI 變異影響軌道 (avi):在 lItems 中包含 avi 會為該區間或變異渲染頂層的 AlphaGenome 變異影響分數軌道。
  • 資料庫模態章節 (section:<MODALITY>):章節會渲染該模態下所有匹配軌道的完整未固定熱圖(例如 section:RNA_SEQ、section:DNASE、section:CHIP_TF、section:ATAC、section:CAGE)。

固定軌道與 Motif 實例

[!NOTE] 特定軌道的 Motif 指南:具有 motif 實例和貢獻權重矩陣 (CWM) 標誌的固定 Active-ISM 軌道,僅應在針對個別軌道特別要求時才加入。只有有限的軌道子集(例如與該位點相關的關鍵 ChIP-TF 或 RNA-seq 軌道)支援並受益於固定的 motif 疊加。對於標準探索連結,預設使用不帶固定軌道的章節熱圖(avi,section:RNA_SEQ,section:DNASE,section:CHIP_TF)是較佳做法。

Motif 實例和 CWM 標誌僅在固定的序列軌道(ACTIVE_ISM 或 RAW_SCORES,而非 REF_SCORES)上以鹼基對解析度渲染。一般的章節熱圖不會觸發 motif 足跡渲染。

固定軌道鍵結構

pinned:<TrackMetadataName>:<StrandNumber>:<ScorerShortName>:<Source>

原始 URL 查詢字串中的 lItems 項目範例:

pinned:EFO:0002067%20TF%20ChIP-seq%20GATA1:3:CHIP_TF:ACTIVE_ISM
  • <TrackMetadataName>:來自 metadata proto 的精確軌道名稱(例如 EFO:0002067 TF ChIP-seq GATA1),在原始 URL 查詢字串中需要百分比編碼(%20 代表空格)(或透過 urllib.parse.urlencode 傳遞時不編碼)。
  • <StrandNumber>:1(STRAND_POSITIVE)、2(STRAND_NEGATIVE)、3(STRAND_UNSTRANDED)。
  • <ScorerShortName>:RNA_SEQ、CHIP_TF、DNASE、ATAC、CAGE、PROCAP、CHIP_HISTONE(或僅限 RAW_SCORES 的模態:SPLICE_SITES、SPLICE_SITE_USAGE、SPLICE_JUNCTIONS、POLYADENYLATION、CONTACT_MAPS)。
  • <Source>:熱圖 tileset 來源識別碼:ACTIVE_ISM(活性加權 _TIMES_ACTIVE motif 足跡和 CWM 序列標誌)、RAW_SCORES(原始 ISM 變異分數軌道,也會在所有模態中渲染原始 ISM motif 足跡和 CWM 序列標誌)或 REF_SCORES(連續參考訊號線圖,不含序列字母或 motif)。校準和 AVI 軌道無法固定,且傳統的 :heatmap:...:<TilesetId> 後綴會導致軌道查詢失敗並被忽略。

載入時自動顯示 Motif 的配方

  1. 僅針對特定的目標軌道,將格式為 pinned:<TrackMetadataName>:<StrandNumber>:<ScorerShortName>:<Source> 的項目(使用 ACTIVE_ISM 代表活性加權 motif,或 RAW_SCORES 代表原始 ISM motif)直接附加到 lItems。
  2. 將視窗區間 i 設定為鹼基對解析度($\ge 2\text{ px/bp}$,視窗 $\le 380\text{ bp}$)。
  3. 使用細胞株和轉錄因子配置 f。

5. 軌道預測與參考序列 vs 替代序列比較 (/atlas/track-predictions)

專用的 /atlas/track-predictions 頁面比較基因組視窗中選定分數的 Reference 和 Alternate 等位基因之間的預測功能譜:

  • 路徑: https://deepmind.google.com/science/alphagenome/atlas/track-predictions
  • 視覺化:展開的線圖(表現量、染色質可及性、轉錄因子結合)和 Sashimi 弧線圖(剪接點)。

自動化預測連結產生(scripts/alphagenome_atlas_links.py track-predictions)

始終使用 scripts/alphagenome_atlas_links.py track-predictions 建構軌道預測 URL。由於受質體/受質體跳過座標、鏈方向(+/-)以及基因/非基因後綴規則的影響,手動 ScoreId 字串格式化容易出錯。該腳本會自動處理 GENCODE v46 的座標提取、軌道目錄解析和 URL 合成。

# 變異與基因:
uv run scripts/alphagenome_atlas_links.py track-predictions \
  --variant "chr15:42387805:C>G" \
  --gene CAPN3 \
  --biosample "Muscle_Skeletal" \
  --modalities SPLICE_JUNCTIONS,RNA_SEQ,DNASE,CHIP_TF \
  --tf CTCF

# 區間/位點查詢:
uv run scripts/alphagenome_atlas_links.py track-predictions \
  --variant "chr15:42387805:C>G" \
  --interval "chr15:41869312-42917888" \
  --biosample "Muscle_Skeletal" \
  --modalities SPLICE_JUNCTIONS,RNA_SEQ,DNASE,CHIP_TF

支援的 track-predictions CLI 選項

  • --variant, -v (字串, 預設值:None):以 chr:pos_1_based:ref>alt 格式指定的變異字串。
  • --gene, -g (字串, 預設值:None):目標基因符號(會界定 i= 視窗範圍並計算剪接點)。
  • --gene_id (字串, 預設值:None):目標 Ensembl 基因 ID(例如 ENSG00000092529.26)。
  • --interval, -i (字串, 預設值:None):以 chr:start-end 格式指定的基因組區間視窗。
  • --biosample, -b (字串, 預設值:Muscle_Skeletal):目標生物樣本或組織查詢(例如 Muscle_Skeletal、K562、Whole_Blood)。
  • --modalities, -m (字串, 預設值:SPLICE_JUNCTIONS,RNA_SEQ,DNASE,CHIP_TF):以逗號分隔的模態列表(SPLICE_JUNCTIONS、RNA_SEQ、DNASE、ATAC、CHIP_TF)。
  • --tf (字串, 預設值:CTCF):ChIP-TF 軌道的轉錄因子名稱(例如 CTCF、GATA1)。
  • --rename (字串, 預設值:None):圖表卡片中的自訂軌道重新命名覆寫。
  • --legend_title (字串, 預設值:None):圖表卡片的自訂圖例標題。
  • --format (列舉, 預設值:table):輸出格式(table、url、json)。

[!IMPORTANT] 強制性剪接與 RNA-seq 共同繪製規則:當產生 /atlas/track-predictions 深層連結、繪製或視覺化剪接變異的變異影響資料時,始終將連續的 RNA-seq 表現量與剪接軌道(SPLICE_JUNCTIONS、SPLICE_SITE_USAGE、SPLICE_SITES)一起繪製。剪接突變經常會活化隱蔽的剪接點並引發無意義介導的衰減 (NMD) 或改變總轉錄產出量;需要同時評估剪接點(sashimi 弧線圖)和連續的 RNA-seq 讀取覆蓋度,才能觀察到結構性剪接缺陷以及由此產生的整體轉錄豐度變化。

[!IMPORTANT] 在軌道預測 URL 中始終提供有邊界的 i=:省略 scores= 或讓基因組區間(i=)無邊界會導致網頁應用程式嘗試查詢更廣泛位點中的所有匹配軌道,從而導致嚴重延遲或頁面掛起。alphagenome_atlas_links.py track-predictions 會自動將 i= 邊界設定為目標基因或請求的區間。

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