rnakato/shortcake

基于Ubuntu 22.04的单细胞分析Docker镜像，集成Seurat、Scanpy等多种工具及多种轻量化版本，支持Jupyter和RStudio，便于高效可重复的单细胞数据分析。

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ShortCake🍰

镜像概述

ShortCake是一个基于Ubuntu 22.04的单细胞分析Docker镜像，是rnakato/singlecell_jupyter的更新版本。该镜像集成了大量单细胞数据分析工具，提供多种轻量化版本以适应不同需求，支持Jupyter Notebook和RStudio，旨在实现高效、可重复的单细胞数据分析流程。

核心功能与特性

包含工具（v3.4.0）

工具按功能分类如下（因未解决错误无法安装的工具已标注删除线）：

分析流程：Seurat（及Seurat wrappers）、scater、scran、Scanpy、scvi-tools（原scVI）、Pagoda2、kallisto-bustools、SCAFE、rapids_singlecell
质量控制：DropletQC
双细胞检测：Scrublet、DoubletFinder
批次校正与数据整合：Harmony、scmap、scBio、SingleCellNet、scib、scanorama、kBET
聚类分析：SC3、metacell、SCCAF、Constclust、bigSCale2、scTriangulate、miloR、GEDI
细胞类型注释：RCA、garnett、scCatch、SingleR、CellTypist、ikarus
轨迹（伪时间）分析：Monocle3、slingshot、Palantir、PHATE、~~FROWMAP~~
RNA velocity：velocyto、scVelo、CellRank、Dynamo、MultiVelo、UniTVelo
轨迹对齐：cellAlign、Genes2Genes
空间转录组：***、BANKSY、Squidpy、singleCellHaystack
细胞周期预测：tricycle
基因网络：WGCNA、SCENIC（pySCENIC）、SCENIC+、CellOracle、EEISP
细胞间相互作用：CellPhoneDB、SingleCellSignalR、scTensor、cell2cell、CellChat、Scriabin
数据插补：MAGIC、SAVER、scImpute、SCRABBLE、RECODE
多模态分析：LIGER、scAI、MOFA2、scMoMaT、Mowgli、MARIO、SATURN、Moscot、SCOT、DIRECT-NET
可视化：ComplexHeatmap、scplotter、Sleepwalk
** bulk 解卷积**：SCDC、MuSiC、BayesPrism、InstaPrism、AutoGeneS、scranPY
基因扰动预测：GEARS
模拟工具：Splatter、dyngen、scGen、scReadSim、scDesign3
scATAC-seq：Cicero、chromVAR、ArchR、Signac、cisTopic、EpiScanpy、SCENT
免疫受体分析：scRepertoire
其他：SignatuR、decoupler

数据库：

基因组：BSgenome.Hsapiens.UCSC.hg19/38、BSgenome.Mmusculus.UCSC.mm10、BSgenome.Scerevisiae.UCSC.sacCer3、BSgenome.Dmelanogaster.UCSC.dm6
基因：EnsDb.Hsapiens.v75/79/86、EnsDb.Mmusculus.v79
motif：JASPAR2016/2018/2020/2022/2024
SeuratData：ifnb_3.1.0、panc8_3.0.2、pbmcsca_3.0.0等14个数据集

轻量化版本（Flavors）

由于完整镜像体积较大（约100GB），v3版本起提供多种轻量化版本：

版本名	特点
shortcake_seurat	仅包含Seurat及相关包
shortcake_r	在shortcake_seurat基础上增加R包，支持Jupyter但不含Python工具
shortcake_light	在shortcake_r基础上增加shortcake_default环境，包含Seurat、Scanpy等核心工具，满足多数用户需求
shortcake	在shortcake_light基础上增加几乎所有Python虚拟环境（不含scVI和rapids_singlecell）
shortcake_scvi	在shortcake_light基础上增加scVI环境
shortcake_rapidsc	在shortcake_light基础上增加rapids_singlecell环境
shortcake_full	包含所有工具的完整镜像

示例：运行shortcake_light v3.4.0

bash
docker run --rm -p 8888:8888 -it rnakato/shortcake_light:3.4.0 jupyternotebook.sh

使用场景与适用范围

适用于单细胞数据分析全流程，包括：

原始数据质量控制与预处理
细胞分群、注释与谱系推断
空间转录组与多模态数据整合
批量测序数据解卷积与模拟
基因调控网络与细胞互作分析
高效可重复的工作流构建

使用方法

1. 获取镜像

Docker

bash
# 拉取镜像（指定版本，如3.4.0）
docker pull rnakato/shortcake:<version>
# 或拉取特定轻量化版本
docker pull rnakato/shortcake_light:3.4.0

Singularity/Apptainer

bash
# 构建镜像（Singularity）
singularity build -F shortcake.sif docker://rnakato/shortcake
# 或（Apptainer）
apptainer build -F shortcake.sif docker://rnakato/shortcake
# 也可从Dropbox下载预构建镜像：[***]

2. 运行容器

Docker

bash
# 交互式登录容器
docker run [--gpus all] --rm -it rnakato/shortcake /bin/bash

# 启动Jupyter Notebook（挂载本地目录到/work/mnt）
docker run [--gpus all] --rm -p 8888:8888 -v /本地目录:/work/mnt rnakato/shortcake jupyternotebook.sh

--gpus all：使用GPU时添加（如scvi-tools）
-p 8888:8888：映射容器端口到主机，用于访问Jupyter
-v：挂载本地目录，便于数据读写

Singularity/Apptainer

bash
# 启动Jupyter Notebook
singularity exec [--nv] shortcake.sif jupyternotebook.sh

# 启动RStudio Server（指定端口，如8787）
singularity exec [--nv] shortcake.sif rserver.sh 8787

# 直接运行R
singularity exec [--nv] shortcake.sif R

--nv：使用GPU时添加

3. 使用环境

Python虚拟环境

通过micromamba管理多个Python环境，避免版本冲突：

bash
# 查看环境列表
micromamba env list
# 示例输出（部分环境）：
#   base                          *       /opt/micromamba
#   shortcake_default                    /opt/micromamba/envs/shortcake_default
#   cellphonedb                         /opt/micromamba/envs/cellphonedb

shortcake_default为默认环境，包含scanpy、scvelo等核心工具。

Jupyter Notebook

启动后通过浏览器访问http://localhost:888，选择对应kernel（如shortcake_default或R）即可使用相应环境工具。

RStudio Server

启动后访问http://localhost:<port>（如8787），默认用户名/密码：rstudio/rstudio。

命令行工具

部分工具提供命令行接口，如velocyto：

bash
# 生成loom文件（Singularity示例）
singularity exec shortcake.sif velocyto run10x -m repeat_msk.gtf <10X数据目录> <gtf文件>

# 激活指定环境（如celloracle）
singularity exec shortcake.sif run_env.sh celloracle python -c "import celloracle"

4. 从Dockerfile构建镜像

bash
# 克隆仓库
git clone [***]
cd ShortCake

# 配置GitHub token（用于安装GitHub包）
# 1. 获取token：[***]
# 2. 创建Docker_R/.env和Docker_Python/.env，内容：GITHUB_PAT=<your_token>

# 构建R基础镜像
cd Docker_R/SeuratData && sh wget.sh  # 下载SeuratData数据集
cd .. && docker-compose -f docker-compose.yml build  # 构建shortcake_seurat和shortcake_r

# 构建Python相关版本
cd ../Docker_Python && docker-compose -f docker-compose.yml build light  # 构建shortcake_light

引用

使用时请引用：
Nakato R, Nagai LAE. ShortCake: An integrated platform for efficient and reproducible single-cell analysis, Bioinformatics, 2025. DOI: 10.1093/bioinformatics/btaf559