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koetjen/rstudio:seurat5 与 seurat5_devtools Docker 镜像文档

1. 镜像概述与主要用途

1.1 koetjen/rstudio:seurat5

基于 ghcr.io/washu-it-ris/rstudio:4.3.0 构建，集成 RStudio 4.3.0 环境与 Seurat5（开发版）及相关单细胞数据分析工具，适用于基础单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）数据处理、聚类、可视化及功能富集分析。

1.2 koetjen/rstudio:seurat5_devtools

基于 koetjen/rstudio:seurat5 扩展，增加更多高级单细胞分析工具与开发依赖，适用于深度单细胞数据分析、工具开发及复杂可视化场景，如空间转录组分析、多模态数据整合等。

2. 核心功能与特性

2.1 koetjen/rstudio:seurat5

2.1.1 系统依赖

• 基础编译工具：build-essential
• 数据处理库：libcurl4-openssl-dev、libxml2-dev、libhdf5-dev
• 版本控制：git
• 其他工具：python3、jags、libfontconfig1-dev、r-cran-rjags、time

2.1.2 预装 R 包

• 基础工具：remotes、BiocManager、rsvd
• 单细胞分析核心：Seurat（develop 分支，Seurat5 开发版）、Seurat-disk（Seurat 对象存储）
• 功能富集分析：clusterProfiler、enrichplot、msigdbr、org.Hs.eg.db
• 辅助工具：hexbin、SummarizedExperiment、glmGamPoi、BPCells、presto

2.2 koetjen/rstudio:seurat5_devtools

2.2.1 新增系统依赖

• 空间分析与可视化：libudunits2-dev、libgdal-dev、libcairo2-dev
• 编译工具：cmake、libgsl-dev
• 图形渲染库：libharfbuzz-dev、libfribidi-dev、libfreetype6-dev、libpng-dev、libtiff5-dev、libjpeg-dev

2.2.2 新增 R 包

• 高级单细胞分析：infercnv（拷贝数变异推断）、monocle3（细胞轨迹分析）、Azimuth（参考映射）、Signac（单细胞表观基因组分析）
• 可视化增强：ComplexHeatmap、dittoSeq、Nebulosa、ggpubr
• 数据处理与开发：DropletUtils（ droplet 数据质控）、rliger（多模态整合）、scCustomize（个性化可视化）、tidyverse（数据处理）、devtools（包开发）、seurat-wrappers（Seurat 扩展工具）

3. 使用场景与适用范围

• 基础单细胞分析：scRNA-seq 数据预处理、降维聚类、细胞亚群注释（基于 seurat5）。
• 高级分析与开发：空间转录组整合、拷贝数变异分析、自定义 Seurat 功能开发（基于 seurat5_devtools）。
• 生物信息学研究：结合 clusterProfiler 等工具进行通路富集分析，利用 msigdbr 进行基因集分析。
• WUSTL RIS 集群环境适配：基于华盛顿大学 RIS 集群的 RStudio 基础镜像构建，兼容集群环境依赖。

4. 使用方法与配置说明

4.1 基础运行（koetjen/rstudio:seurat5）

通过 docker run 启动 RStudio 服务，映射端口并设置访问密码：

bash
docker run -d \
  -p 8787:8787 \  # RStudio 默认端口
  -e PASSWORD=your_secure_password \  # 设置访问密码
  -v /local/data:/home/rstudio/data \  # 挂载本地数据目录
  --name rstudio-seurat5 \
  koetjen/rstudio:seurat5

访问：浏览器打开 http://localhost:8787，用户名 rstudio，密码为设置的 your_secure_password。

4.2 开发环境运行（koetjen/rstudio:seurat5_devtools）

基于增强版镜像启动，支持更多高级工具：

bash
docker run -d \
  -p 8788:8787 \  # 避免端口冲突（如同时运行基础版）
  -e PASSWORD=dev_password \
  -v /local/dev_data:/home/rstudio/dev_data \
  --name rstudio-seurat5-dev \
  koetjen/rstudio:seurat5_devtools

4.3 Docker Compose 配置示例

创建 docker-compose.yml 实现多容器管理（如联动数据库）：

yaml
version: '3'
services:
  rstudio-seurat5:
    image: koetjen/rstudio:seurat5
    ports:
      - "8787:8787"
    environment:
      - PASSWORD=compose_password
    volumes:
      - ./data:/home/rstudio/data
    restart: unless-stopped

  rstudio-seurat5-dev:
    image: koetjen/rstudio:seurat5_devtools
    ports:
      - "8788:8787"
    environment:
      - PASSWORD=dev_compose_password
    volumes:
      - ./dev_data:/home/rstudio/dev_data
    restart: unless-stopped

启动：docker-compose up -d

5. 配置参数与环境变量

5.1 构建时参数（镜像内部）

• LANG=C.UTF-8、LC_ALL=C.UTF-8：设置字符编码为 UTF-8。
• DEBIAN_FRONTEND=noninteractive：禁用 Debian 包安装时的交互提示。

5.2 运行时环境变量（用户可配置）

• PASSWORD：必填，设置 RStudio 访问密码（默认无密码，生产环境必须配置）。
• USER：自定义用户名（默认 rstudio）。
• DISPLAY：如需图形界面输出（如本地 X11 转发，需额外配置 -e DISPLAY=$DISPLAY -v /tmp/.X11-unix:/tmp/.X11-unix）。

6. 注意事项

• 数据持久化：通过 -v 挂载目录确保分析结果保存在本地，避免容器删除后数据丢失。
• 资源配置：单细胞数据分析可能需要较高内存，建议通过 --memory=16g 等参数限制资源。
• 镜像更新：Seurat5 处于开发阶段，建议定期拉取最新镜像：docker pull koetjen/rstudio:seurat5。