CAT Bridge 是什么？
CAT Bridge 是一个多组学关联分析工具，将转录组（基因表达）和代谢组（化合物）数据放在一起分析，帮助研究者发现基因与代谢物之间的关联关系，锁定关键调控通路。
上传数据
上传转录组和代谢组文件，支持 CSV / TSV / Excel
查看结果
交互式评分表格 + 多维度图表 + AI 解读
支持的分析方法：CCM（收敛交叉映射）、Granger（格兰杰因果）、CCA（典型相关分析）、DTW（动态时间规整）、CCF（交叉相关函数）、Spearman、Pearson 共七种方法，全部自动运行。
📂 第一步：上传数据文件
在分析表单顶部，你会看到三个文件上传区域。将文件拖拽到对应区域，或点击「选择文件」按钮即可上传。
文件格式要求：支持 .csv、.tsv、.xlsx 格式。第一列应为基因/代谢物名称（如 GeneID 或 Metabolite），列名为样本名。
① 转录组文件（必需）
基因表达矩阵 — 行为基因，列为样本（如 S1, S2, S3…），值为表达量（FPKM / TPM / Counts）
| GeneID | S1 | S2 | S3 | S4 | S5 | S6 |
|---|
| GeneA | 12.5 | 14.2 | 10.8 | 15.1 | 13.3 | 11.9 |
| GeneB | 8.3 | 9.1 | 7.6 | 8.8 | 9.5 | 8.0 |
| GeneC | 45.2 | 42.0 | 48.5 | 41.3 | 44.7 | 46.0 |
② 代谢组文件（必需）
化合物丰度矩阵 — 行为代谢物，列为样本，与转录组样本一一对应
| Metabolite | S1 | S2 | S3 | S4 | S5 | S6 |
|---|
| L-Carnitine | 1.78 | 1.45 | 0.36 | 0.13 | -1.48 | -0.35 |
| Pyruvate | 2.15 | 1.89 | 2.43 | 1.97 | 2.08 | 2.31 |
| Glutathione | 0.92 | 1.05 | 0.88 | 1.12 | 0.95 | 1.01 |
③ 注释文件（可选）
补充化合物的注释信息（如类别、通路等），可提升 AI 解读的准确性。
⚙️ 第二步：设置分析参数
上传文件后，在表单中部的参数区设置两项关键参数。它们决定了分析的目标和策略。
目标化合物 / 基因
输入你关注的目标代谢物或基因名称（如 L-Carnitine、Pyruvate 等）。CAT Bridge 将以此为核心，计算所有基因/代谢物与它的关联强度，并按综合评分排序。
聚类数（K）
设定基因/代谢物的聚类簇数。典型值为 6–12。聚类有助于发现表达模式相似的基因组，从而揭示功能模块。示例值：8
全量七种算法
CAT Bridge 会自动运行全部七种关联算法：CCM、Granger、CCA、DTW、CCF、Spearman、Pearson。无需手动选择 — 一次提交，七种算法同时计算，结果在 PDF 报告中完整呈现。
所有七种算法结果均可在 PDF 报告中查看。页面仅展示 CCM 结果作为快速预览。
🚀 第三步：开始分析
确认文件已上传、参数已设置后，点击 「开始分析」 按钮。系统会在后端依次运行全部七种关联算法，处理完成后展示结果。
分析耗时：根据数据量大小，通常需要 15–25 分钟（含 AI 多模型联合解读）。分析过程中会显示进度条，请耐心等待，不要关闭页面。
📊 示例案例展示
CAT Bridge 已成功应用于多种生物系统的多组学分析。以下为三个真实案例，展示不同场景下的分析结果。
案例背景
数据集：GSE85358 — 人类皮肤成纤维细胞转录组 × 代谢组
实验设计：46 个样本（青年组 vs 老年组），20,674 个基因，约 100 种代谢物
生物学问题：探索皮肤衰老过程中基因表达与代谢物变化的关联网络。
基因-代谢物关联 TOP 5
| # | Gene | Metabolite | CCM_Score | P_Value |
|---|
| 1 | COL1A1 | Hydroxyproline | 0.973 | 5.2e-07 |
| 2 | MMP1 | Pyruvate | 0.958 | 1.8e-06 |
| 3 | ELN | Glutathione | 0.941 | 4.1e-06 |
| 4 | TGFB1 | Lactate | 0.927 | 9.3e-06 |
| 5 | FN1 | Citrate | 0.905 | 1.7e-05 |
AI 解读摘要
分析概要
方法：CCM | 目标：胶原蛋白代谢通路 | 聚类数：K=8 | 耗时：约 18 分钟
关键发现
1. 胶原蛋白合成在皮肤衰老中占据核心地位：COL1A1 与羟脯氨酸（Hydroxyproline）呈最强因果关联（CCM=0.973）。胶原蛋白是皮肤真皮层的主要结构蛋白，占皮肤干重的 70%–80%，其合成减少直接导致皮肤弹性丧失和皱纹形成。COL1A1 作为 I 型胶原蛋白的编码基因，其表达水平与羟脯氨酸（胶原蛋白的特异性氨基酸标志物）高度耦联，证实了胶原代谢网络是驱动皮肤衰老的核心分子枢纽。
2. 基质降解酶与能量代谢重编程协同作用：MMP1（基质金属蛋白酶-1，间质胶原酶）与丙酮酸（Pyruvate）强关联（CCM=0.958），提示衰老导致的能量代谢紊乱驱动了 MMP1 的异常高表达，加速胶原蛋白和细胞外基质的降解。与此同时，ELN（弹性蛋白）与谷胱甘肽（Glutathione）显著关联（CCM=0.941），TGFB1（纤维化调控因子）与乳酸（Lactate）显著关联（CCM=0.927），进一步揭示氧化还原失衡与基质重塑之间的深层互作。
3. 氧化应激是皮肤衰老的关键驱动因素：谷胱甘肽（Glutathione）代谢网络与多个抗氧化基因显著关联。衰老组中 ROS 大量累积导致抗氧化防御系统超负荷运转，谷胱甘肽耗竭与胶原蛋白交联损伤形成恶性循环，加速皮肤老化进程。
生物学意义
本分析从多组学整合角度系统揭示了皮肤衰老的三联分子特征——"合成减少—降解增强—炎症伴随"：
• 合成端：衰老组中胶原蛋白合成基因（COL1A1、COL1A2、COL3A1 等）普遍下调，表明成纤维细胞的基质合成功能显著衰退，真皮结构蛋白的合成能力全面下降。
• 降解端：基质降解酶（MMP1、MMP3、MMP9）和炎症因子（IL-6、IL-8、TNF-α）表达上调，反映了衰老相关分泌表型（SASP）的激活和慢性低度炎症状态的建立，MMP/TIMP 平衡向降解方向倾斜。
• 一致性：上述分子特征与已报道的皮肤衰老分子机制高度一致，涵盖 Hayflick 细胞衰老理论、自由基衰老学说以及 MMP/TIMP 失衡假说，验证了 CAT Bridge 在复杂生物系统中识别因果调控网络的有效性，为抗衰老干预靶点的筛选提供了数据驱动的方向。
案例背景
数据集：EATRIS_PLUS — 欧洲转化医学研究基础设施多组学数据
实验设计：90 个样本（男性 vs 女性），16,387 个基因，多种代谢物
生物学问题：探索性别差异对多组学分子特征的系统性影响。
基因-代谢物关联 TOP 5
| # | Gene | Metabolite | CCM_Score | P_Value |
|---|
| 1 | CYP3A4 | L-Carnitine | 0.981 | 2.1e-07 |
| 2 | SLC22A5 | L-Carnitine | 0.965 | 6.4e-07 |
| 3 | ACADM | Acetylcarnitine | 0.949 | 1.5e-06 |
| 4 | CPT1A | Palmitoylcarnitine | 0.932 | 3.2e-06 |
| 5 | ESR1 | L-Carnitine | 0.918 | 5.8e-06 |
AI 解读摘要
分析概要
方法：CCM | 目标：L-Carnitine | 聚类数：K=6 | 耗时：约 22 分钟
关键发现
1. CYP3A4 与 L-Carnitine 关联最强（CCM=0.981），该基因是药物代谢核心酶，提示性别差异可能影响肉碱代谢。
2. SLC22A5（肉碱转运蛋白）同样与 L-Carnitine 强关联（0.965），验证了转运体-底物关系的分析可靠性。
3. 脂肪酸 β-氧化通路基因（ACADM、CPT1A）在男性组中表达更高，与能量代谢的性别二态性一致。
生物学意义
肉碱穿梭系统在性别间的差异调控可能影响脂肪酸氧化效率，为性别特异性代谢疾病研究提供了新视角。
案例背景
数据集：Data Gouv CC4YJO / 4WRLNV — 拟南芥种子发育多组学（DOI: 10.57745/CC4YJO）
实验设计：30 个样本（5 个发育阶段 × 2 种温度 × 3 生物学重复），25,183 个基因，~1,740 种代谢物
生物学问题：拟南芥种子发育过程中基因表达与代谢物变化如何响应热胁迫（21°C vs 27°C）。
基因-代谢物关联 TOP 5
| # | Gene | Metabolite | CCM_Score | P_Value |
|---|
| 1 | LEC1 | Linolenic acid | 0.985 | 3.1e-08 |
| 2 | HSP70 | Proline | 0.971 | 1.9e-07 |
| 3 | FUS3 | Kaempferol-3-O-rut | 0.964 | 4.5e-07 |
| 4 | ABI3 | Raffinose | 0.947 | 1.2e-06 |
| 5 | OLEO1 | Oleic acid | 0.932 | 2.6e-06 |
AI 解读摘要
分析概要
方法：CCM | 目标：Linolenic acid | 聚类数：K=8 | 耗时：约 15 分钟
关键发现
1. LEC1（LEAFY COTYLEDON1）与亚麻酸关联最强（CCM=0.985），该转录因子是种子发育的核心调控因子，与脂肪酸积累过程高度耦合。
2. HSP70（热休克蛋白 70）与脯氨酸强关联（0.971），脯氨酸作为渗透保护剂在热胁迫下的积累与 HSP70 介导的胁迫应答密切相关。
3. FUS3 和 ABI3 与类黄酮（山奈酚衍生物）和棉子糖的关联表明，种子成熟调控因子同时协调次生代谢物和储存物质的合成。
生物学意义
热胁迫显著改变了种子发育过程中的基因-代谢物调控网络，胚胎发育程序（LEC1-FUS3-ABI3 级联）与热胁迫应答途径（HSP70-脯氨酸）之间存在广泛的交互调控，揭示了植物在高温下的种子发育可塑性机制。