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Basic Information

• 英文标题： Generic Diagramming Platform (GDP): a comprehensive database of high-quality biomedical graphics
• 中文标题：通用图表平台（GDP）：一个高质量生物医学图形的综合数据库
• 发表日期：29 October 2024
• 文章类型：Database Issue
• 所属期刊：Nucleic Acids Research
• 文章作者：Shuai Jiang | Jian Ren
• 文章链接：https://academic.oup.com/nar/advance-article/doi/10.1093/nar/gkae973/7848844
• 网页地址：https://BioGDP.com
  

Abstract

1. 高质量的示意图是生物医学研究中发表科学成果的基础，这对于有效地传达复杂的生物医学概念至关重要。
2. 然而，由于需要投入大量的时间和精力，许多研究人员在创建这些插图时仍然面临挑战。
3. 为了解决这一需求，我们推出了通用绘图平台（GDP, https://BioGDP.com），这是一个包含专业制作的生物医学图形（生物图形）的综合数据库。
4. 目前，GDP 收录了7562个高质量的生物图形，这些图形被细致地分类为10个主要类别和77个次要类别。
5. 为了提高设计效率，GDP 提供了204个可定制的模板，这些模板来源于对超过2000篇文献和7本教科书的广泛审查。
6. 通过 GDP 实现的交互式绘图平台和用户友好的网页界面，这些资源可以促进高效生成适合发表的插图，服务于生物医学界。
7. 此外，GDP 还整合了一个协作提交系统，允许研究人员贡献他们的作品，促进一个不断发展的绘图生态系统，并确保数据库的持续扩展。
8. 总体而言，我们相信 GDP 将成为一个重要平台，显著提高生物医学研究人员进行科学插图的效率和质量。

Introduction

Para_01

1. 高质量的示意图在生物医学研究中发挥着至关重要的作用，作为传达复杂科学概念的重要工具，这些示意图广泛应用于学术论文、海报和会议等各种平台上。
2. 这些结构良好的插图相比单独的文字描述具有更大的优势，提供了一种更直观和简洁的方式，来传达新的发现并促进更有效的科学知识交流。
3. 然而，绘制高质量的生物医学插图对许多研究人员来说是一个重大挑战。
4. 这些插图通常需要各种生物图形，例如蛋白质、细胞器、细胞和模式生物的示意图。
5. 手动绘制这些组件既耗时又费力，特别是对于缺乏艺术技能的研究人员而言。
6. 这些限制凸显了对生物图形生产和管理需要一种更高效和标准化方法的需求。

Para_02

1. 近年来，已经开发了几个工具来满足这一需求。
2. BioRender (https://www.biorender.com) 是科学界最广泛使用的工具之一，它提供了一个全面的预制插图库和直观的拖放界面。
3. 然而，BioRender 是一个纯粹的商业工具，其基于订阅的模式对许多学术用户和研究实验室来说可能成本过高。
4. 另一个值得注意的资源是 PhyloPic (http://phylopic.org)，它提供了各种物种轮廓图像的数据库。
5. 虽然 PhyloPic 是分类插图的优秀资源，但其范围仅限于黑白轮廓，并不能涵盖许多研究环境中所需的更广泛的生物医学图形。

Para_03

1. 尽管已有这些资源，但在学术用途中，全面、高质量且免费可用的生物图形仍然存在显著缺口。
2. 为了更好地理解这一需求，我们对超过1000篇已发表的文章进行了广泛的文献调查，以分析在生物医学插图中常用的生物图形。
3. 我们的研究结果表明，这些组件可以分为10个主要类别，并包含多个子类别。
4. 这种分类表明了标准化和可重用性的潜力，为更高效的图表创建开辟了可能性。

Para_04

1. 我们之前开发了几个广泛采用的生物序列可视化工具，包括用于蛋白质结构域可视化的Domain Graph (DOG)、用于生物序列可视化的Illustrator for Biological Sequences (IBS)及其升级版IBS 2.0。
2. 这些工具在生成蛋白质和核酸序列的图形表示方面展示了显著的实用性，并在科学界得到了广泛应用。
3. 然而，这些工具要求用户从头创建每个元素，而不是提供一个全面的预存在、可重复使用的组件库。
4. 因此，迫切需要开发一个包含各种高质量、可编辑生物图形的数据库。

Para_05

1. 在这项研究中，我们介绍了通用图表平台（GDP，https://BioGDP.com），这是一个高质量生物医学图形的综合数据库（图1）。
2. GDP 包含一个不断增长、分类良好且庞大的生物图形库，收藏了由专业艺术家精心制作的超过7000个高质量生物图形。
3. 通过调查超过2000篇当前的出版物和经典教科书，我们收集并重新绘制了204幅插图，使研究人员能够基于这些模板高效地生成示意图。
4. 此外，GDP 提供了一个用户友好的界面，使用户能够高效地创建可用于发表的插图。
5. 为了建立一个强大的图表生态系统，GDP 实施了一个协作提交系统，允许研究人员贡献他们的作品。
6. 通过整合这些先进功能，我们期望 GDP 成为研究人员的一个宝贵资源，提高生物医学研究中科学插图的效率和质量。

• 图1. GDP的整体设计与构建。GDP由四个主要部分组成：(1) 一个包含超过7000张高质量生物医学图像的综合生物图形库，这些图像由专业艺术家创作，构成了GDP的基础。
• (2) 一个模板库，包含从大量文献综述中提取的200多个经典插图。
• (3) 一个集成的在线绘图模块，允许用户使用这些生物图形和预设计的模板创建可用于出版的插图。
• (4) 一个提交系统，使用户能够将他们的艺术作品贡献给GDP的公共模板库，促进协作制图生态系统的形成。

Materials and methods

Data sources

数据源

Para_06

1. GDP中的所有生物图形都是完全原创的作品，拥有完整的版权所有权。
2. 这些图形经过精心制作，以确保所有图像在风格上保持一致，同时保证准确性和清晰度。
3. 创作过程始于对现实世界图像、经典教科书插图和科学文献中图表的全面审查。
4. 在审查之后，我们团队的专业艺术家在生物医学专家的指导下，从头开始设计和绘制每个图形。
5. 参考的经典教科书包括《分子细胞生物学》、《细胞的分子生物学》、《Lewin基因XII》、《Prescott微生物学》、《Sherris医学微生物学》、《生物化学》和《神经科学》。
6. 此外，还引用了来自高影响力的科学期刊如Nature、Cell、Nature Plants、Molecular Cell、Signal Transduction and Targeted Therapy等的文献图表。

Para_07

1. GDP中可用的模板是通过参考这些权威来源（补充表S1）中的插图，并使用生物图形库中的元素进行仔细的手动重新绘制而创建的。
2. 这些模板源自两个主要来源（补充图S1C）。
3. 一方面，我们的专业艺术家在生物医学专家的指导下，通过参考上述权威来源中的插图来创建模板。
4. 另一方面，我们利用社区贡献。
5. 用户可以使用GDP的生物图形和绘图工具创建模板，然后将其提交到平台。
6. 这些用户提交的模板在被纳入公共模板库之前会经过严格的审查。
7. 这种双重方法使我们能够在保持多样化、高质量模板集合的同时促进社区参与并不断扩展我们的资源。

Upload and download

上传和下载

Para_08

1. 用户可以将本地资源上传到GDP平台，并下载多种格式的高分辨率最终图像。
2. 该平台利用HTTPS进行安全的数据传输，采用分布式存储和备份，以确保数据在传输和存储过程中的完整性和安全性。
3. 先进的身份验证机制限制了只有授权用户才能访问和检索图像，强有力地防止了未经授权的访问，保护了用户数据的隐私和安全。

Interactive drawing

交互式绘图

Para_09

1. 通过集成 pixi.js v7.2.4 (https://pixijs.com)，GDP 提供了交互式绘图功能。
2. 在这个平台上，GDP 通过鼠标点击、拖动、旋转和缩放来增强用户与图形元素的互动，确保流畅且实时响应的绘图体验。
3. 此外，利用 WebGL 渲染技术的能力，GDP 能够在网页浏览器的画布元素中高效且灵活地渲染复杂的图表。

Web interface implementation

Web界面实现

Para_10

1. GDP中的所有元数据和原始生物图形分别存储和管理在MySQL表和阿里云对象存储服务中。
2. 服务器后端开发基于Java，而网页前端界面使用超文本标记语言（HTML）、层叠样式表（CSS）和JavaScript（JS）实现。

Results

Bio-graphics library

生物图形库

Para_11

1. GDP的生物图形库是一个基础功能，为研究人员提供了多种高质量的预制生物医药图像。
2. 该库收录了由专业艺术家精心制作的7562个生物图形，涵盖了从微观到宏观多个层面的生物医学研究，包括核酸、蛋白质、亚细胞结构、组织和器官、物种和生态系统。
3. 这些生物图形不仅在美学上专业，而且具有专有性，确保其在学术出版和结果展示中合法且独特的使用。
4. GDP根据生物学意义和应用场景将这些资源分为10个主要类别和77个次要类别（图2A和补充图S2），提供了一种直观且高效的方式，使研究人员能够轻松找到并使用所需的图像，从而显著提高科学插图的效率和质量。

图2. GDP生物图形库和模板的分类与统计。（A）生物图形库被分为10个主要类别和77个次要类别。条形图（左侧）显示了每个主要类别中的生物图形数量，而矩阵（右侧）展示了每个主要类别中的子类别。（B）饼图说明了模板在不同类别中的分布情况。（C）一些模板库的代表性示例。

Templates

模板

Para_12

1. 除了其广泛的生物图形库，GDP还提供了一个精心策划的204个高质量模板集（图2B），这些模板是从教科书和已发表的学术论文中精心挑选并专业增强的。
2. 模板库涵盖了广泛的生物医学研究领域，包括分子遗传学、表观遗传学、分子代谢、细胞信号传导和能量转换。
3. 如图2C所示，我们展示了一些使用GDP重新绘制的经典插图，展示了该平台在这些不同领域中再现和增强复杂生物医学概念的能力。
4. 这些模板不仅可以直接使用，还可以根据科学家的具体和个人化研究需求进行定制、重绘和修改。
5. 因此，GDP提供了一个强大的资源，使研究人员能够以最少的时间和精力投入高效地创建专业且针对特定研究的生物医学插图。

Community engagement

社区参与

Para_13

1. 自2023年10月公开测试版发布以来，GDP在生物医学研究社区中经历了显著的增长和应用。
2. 截至2024年8月31日，GDP已吸引了来自45个国家的31,795名用户，并且仍在快速增长。
3. 这些用户通过该平台共同创建了36,820个插图。
4. 此外，GDP中26.96%的模板来自用户的贡献。

Web interface and usage

网页界面和使用

Para_14

1. GDP 提供了一个用户友好的网页界面，通过轻松浏览、搜索和与数据库中的生物图形及模板进行互动，从而高效地创建研究插图（图3）。

• 图3. GDP网页界面的基本功能。（A）GDP的绘图板界面由五个关键模块组成：（1）左侧的生物图形库面板，允许用户探索和选择图形元素；（2）交互式画布，用户可以在上面绘制插图，这里以克隆羊多莉为例进行演示；（3）组件列表面板，显示画布上所有元素及其图层；（4）工具箱，包含撤销、重做、插入、裁剪、组合、取消组合、对齐和缩放等常用绘图功能按钮；（5）预览、保存和导出按钮。
• （B）工作区页面作为用户管理中心，包括我的插图、我的库和我的提交部分。
• （C）GDP的模板界面。

Para_15

1. GDP 的主要界面 Drawing Board 在左侧设有一个组织良好的生物图形库（图 3A）。用户可以通过类别或关键词浏览感兴趣的生物图形，并将选定的项目拖放到画布上。
2. 同时，GDP 提供了一整套编辑工具，包括移动、调整大小、旋转和调整颜色等选项。
3. 为了精确编辑，提供了多种微调方法，如数值调整、颜色调色板和直接输入颜色代码。
4. 值得注意的是，GDP 的一项高级功能是个人"我的库"，用户可以在此保存从画布上编辑过的任何元素。
5. 此功能便于高效编辑和重复使用之前优化过的图形。
6. 此外，用户还可以将本地图像资源上传到自己的私人库中，从而创建高度定制的插图。
7. 完成之后，GDP 支持导出高质量、高分辨率（300 DPI PNG/JPG/TIFF/PDF）的出版级图像以及用于学术出版目的的发布许可许可证。

Para_16

1. 工作区作为用户插图和个人私有图书馆的管理中心（图3B），提供了一个类似于计算机文件结构的树状文件管理平台，允许用户根据研究主题对绘图和私人图像资源进行分类和管理。
2. 用户可以轻松地在此系统中重命名、移动和复制项目。
3. 此外，‘工作区’页面集成了一个提交系统，鼓励用户将其完成的插图贡献给GDP。
4. 所有用户提交的插图都会经过生物医学专家的严格审查。
5. 通过审查的提交内容将被纳入GDP的公共模板库，供所有用户查看和编辑。
6. 这种协作方式旨在建立一个不断发展的图表生态系统，以造福广大研究人员。

Para_17

1. 通过模板，用户可以在此页面上探索各种公共的、预先设计的、可重复使用的图表（图3C）。
2. 每个模板的详细信息包括标题、关键词、详细描述、参考文献和认可的贡献者。
3. 通过点击任意模板卡片上的‘使用模板’按钮，用户将无缝地被引导到‘绘图板’页面，并可以根据具体需求修改和定制所选的插图。

Para_18

1. 有关GDP使用方法的详细指南可以在‘帮助’页面找到。

Example of GDP

GDP 示例

Para_19

1. 为了展示GDP在生物示意图中的全面功能和可靠的可视化效果，我们使用GDP重新绘制了经典的动物克隆过程，如图3A所示。
2. 多莉是第一只通过体细胞核移植（SCNT）技术诞生的克隆羊。
3. 关键步骤包括从成年绵羊中提取体细胞核，并将该细胞核转移到去核的绵羊卵细胞中以形成重构胚胎，然后将其植入代孕母羊的子宫内进行妊娠。
4. SCNT过程通过将体细胞的遗传物质转移到去核卵细胞中，从而创造了一个基因克隆，发育成与体细胞供体具有相同细胞核基因组的后代。

Para_20

1. 利用GDP全面的生物图形库和用户友好的绘图工具，可以将克隆多莉羊这一复杂过程转化为简洁、清晰且视觉上吸引人的插图。
2. 该平台多样的图形元素有效地描绘了从细胞培养和融合到胚胎发育的各个克隆阶段。
3. GDP中的线条插入功能通过策略性放置的引导线有助于系统地表示实验顺序。
4. 此外，精确的文字注释解释了每个操作步骤。

Para_21

1. 这个例子展示了GDP如何被用来创建专业的科学插图，使复杂的生物过程更易于广大科学受众理解和接受。

Discussion

Para_22

1. GDP 缓解了生物医学研究人员在制作高质量插图时面临的技术和时间限制，增强了科学知识的传播。
2. 通过简化获取专业生物图形和模板的途径，GDP 使没有设计专长的研究人员能够创建符合出版标准的插图，从而加快科学交流的速度。

Para_23

1. 与现有工具相比，GDP提供了显著的优势。
2. 不像BioRender的订阅模式或PhyloPic的有限范围，GDP致力于建立一个开放的生物医学图表生态系统。
3. 它为大多数学术用户提供免费访问，提供涵盖各个生物医学领域的丰富多彩的生物图形，并配备了一个集成的绘图平台。
4. 这种协作社区环境鼓励研究人员创建和分享高质量的插图，以增强科学交流。

Para_24

1. 关键的是，GDP 在生物医学研究中促进了跨学科合作，其中准确且易于理解的视觉表征至关重要。
2. 它有助于清晰表达复杂的科学概念，促进跨学科的理解与合作。

Para_25

1. 为了应对日益激烈的全球研究竞争和快速的技术进步，GDP必须不断进行创新和改进其服务。
2. 这包括持续优化平台的功能，提升用户体验，并提供个性化、以用户为中心的解决方案。
3. 扩展其资源库以满足全球研究需求，进一步强调了GDP增强国际合作的必要性。

Para_26

1. 总之，GDP作为一项创新的生物医学插图工具，不仅提高了研究效率，还促进了全球科学合作与交流。
2. 为了保持其竞争优势和影响力，GDP必须与不断变化的研究环境相适应，满足全球科学界日益增长的需求和挑战。

Data availability

Para_27

1. GDP是一个综合性的在线数据库，网址为https://BioGDP.com。

Supplementary data

Para_28

1. 补充数据可在 NAR 在线获取。