测序数据下载工具——aspera或prefetch从SRA或ENA数据库下载NGS测序原始数据的方法

我想我应该在这里添加一个评论，因为我相信这是一个更普遍的问题，仍然可能以其他方式发生，而不是上面解决的。这将转换SRR6232298.sra文件为两个FASTQ格式文件，即SRR6232298_1.fastq和SRR6232298_2.fastq。的模式，可以使用通配符来批量下载。这将压缩两个FASTQ文件为SRR6232298_1.fastq.gz和SRR6232298_2.fastq.gz。这

m0_69574256

2465人浏览 · 2023-11-28 01:40:25

m0_69574256 · 2023-11-28 01:40:25 发布

测序数据下载工具——aspera或prefetch从SRA或ENA数据库下载NGS测序原始数据的方法

写在前面

下面所有内容均是在老师提供的账号上，根据课堂内容进行和完成的
部分文件为老师提供
安装方式均选择了一种进行上机演示

1. Aspera高速下载工具的安装和使用

作为主流的生物数据库，NCBI和ENA存储了大量的生物序列或测序数据。有些高通量测序数据，动辄几百Mb，甚至于几个Gb，在传输的时候往往耗费不少时间。
IBM Aspera FASP技术，能够突破网络传输瓶颈，以最大速度传输文件链接: https://www.ibm.com/products/aspera；是我们下载这些数据的理想选择。

1.1.安装

1.1.1. conda安装

对于Aspera Connect软件包，可以使用Conda进行搜索和安装。

首先，使用以下命令在Conda上搜索可安装的Aspera版本：
```
conda search aspera* -c hcc
```
这将显示可用的Aspera软件包及其版本。
选择想要安装的版本，并使用以下命令进行安装（以4.2.6版为例）：
```
conda install aspera=4.2.6 -c hcc
```
你可以将版本号替换为自己所需要的版本号。

Conda会自动解决依赖关系并安装Aspera Connect软件包。
完成安装后，可以按照Aspera Connect的官方文档使用它。

1.1.2. 预编译安装

下载链接： https://www.ibm.com/aspera/connect/

确保你已经安装了wget工具。安装了就省略这一步，如果没有安装，使用以下命令进行安装：
```
sudo apt update
sudo apt install wget
```

使用以下命令下载Aspera Connect软件包（自行选择版本下载）：

wget https://d3gcli72yxqn2z.cloudfront.net/downloads/connect/latest/bin/ibm-aspera-	connect_4.2.6.393_linux_x86_64.tar.gz
#4.2.7版：wget https://d3gcli72yxqn2z.cloudfront.net/downloads/connect/latest/bin/ibm-aspera-connect_4.2.7.445_linux_x86_64.tar.gz

下载完成后，解压缩软件包：

tar -zxvf ibm-aspera-connect_4.2.6.393_linux_x86_64.tar.gz

运行安装脚本：

bash ./ibm-aspera-connect_4.2.6.393_linux_x86_64.sh

完成安装后，可以使用以下命令检查ascp命令的帮助信息：
```
~/.aspera/connect/bin/ascp -h
```

执行以下命令将ascp命令添加到系统路径中：

echo 'export PATH=~/.aspera/connect/bin:$PATH' >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

显示ascp命令的帮助信息，这样你就可以在任何位置使用ascp命令了：
```
ascp -h
```

1.1.3. 上机演示

老师已经提前为我们准备好了预编译的安装包，我直接复制过来解压缩的
我在运行命令bash ./ibm-aspera-connect_4.2.6.393_linux_x86_64.sh后显示
```
Installing IBM Aspera Connect

Deploying IBM Aspera Connect (/disk1/user202131107010081/.aspera/connect) for the current user only.
Unable to update desktop database, IBM Aspera Connect may not be able to auto-launch

Install complete.
```
意思是：
IBM Aspera Connect已经成功安装，并放置在当前用户的目录下（/disk1/user202131107010081/.aspera/connect）。
然而，由于更新桌面数据库失败，可能导致IBM Aspera Connect无法自动启动。

在这里插入图片描述

1.2. 使用

最近aspera从SRA数据库下载的时候，总是显示出错信息：

ascp: Failed to open TCP connection for SSH, exiting.
Session Stop (Error: Failed to open TCP connection for SSH)

解决办法：
- 换用ENA数据库下载
- 用prefetch下载

1.2.1. ENA数据库检索数据文件和下载

ENA数据库检索数据文件下载链接：ENA网站(https://www.ebi.ac.uk/ena/browser/home)

1.2.2. 步骤详解

在ENA主页输入SRA号，搜索
在Show column Selection中，勾选
- fastq_aspera
- sra_aspera
- Download report中，选择TSV

在这里插入图片描述
3. 在下载的report文件中，得到fasp下载链接

一个是fastq格式的,一个是sra格式的

1.2.3. 从ENA数据库下载SRR6208854文件指令示例

ascp下载

注意ascp常用参数的使用，了解-P参数， -k 和-i参数的运用

ascp -P 33001 -k 1 -l 200m -T -i ~/.aspera/connect/etc/asperaweb_id_dsa.openssh era-fasp@fasp.sra.ebi.ac.uk:/vol1/fastq/SRR620/004/SRR6208854/SRR6208854.fastq.gz ./
#了解ascp常用参数
#ascp -h

解压查看原始测试数据

gunzip -c /disk1/shares/SRR6208854.fastq.gz |less

1.3. aspera connect下载

参考链接：https://ena-docs.readthedocs.io/en/latest/retrieval/file-download.html#using-aspera

使用

##用法：
ascp [option] source destination
##重要参数：
-P	TCP port used for SSH authentication
#eg:使用端口号1234进行身份验证：ascp -P 1234 source destination
-Q	Enable fair transfer policy
-T	Disable encryption
#eg:禁用加密进行传输：ascp -T source destination
-i	Private-key file name (id_rsa)
#eg:使用名为id_rsa的私钥文件进行传输：ascp -i id_rsa source destination
-k	Resume criterion: 0,3,2,1
-l	Max transfer rate
#eg:限制传输速率为1Mbps：ascp -l 1000000 source destination

1.3.1. 读取访问密钥文件

4.2版本以上的aspera connect不提供asperaweb_id_dsa.openssh文件了
我在biostars上看到关于此问题解决的一条评论，觉得很有帮助（参考内容链接：https://www.biostars.org/p/93482/）

我想我应该在这里添加一个评论，因为我相信这是一个更普遍的问题，仍然可能以其他方式发生，而不是上面解决的。当Aspera Connect命令行客户端(ascp)无法读取或访问密钥文件时，它似乎在每种情况下都通过请求密码短语来响应。如果这种情况发生在你身上，这里有一些方法可以尝试:

您是否使用最新版本的客户端和正确的密钥文件?(例如，不要像上面讨论的那样使用带有最新代码的putty版本的密钥)。
给出密钥文件的完整路径——我没有在所有情况下都测试过，但在我的MacBook上，ascp客户端无法解析与密钥文件的相对关系，只有在我给出完整路径时才有效。通配符可以工作，因为它被shell解析为完整路径。
确保密钥文件的权限/所有权是正确的。当前用户应该拥有该文件并具有读取权限。
这可能会让人感到困惑，因为ascp从不抱怨丢失的文件或糟糕的权限，但如果它要求一个密码短语，那可能是因为它找不到/读取密钥文件。

解决方式

将下面的字符存入~/.aspera/connect/etc/asperaweb_id_dsa.openssh即可

1.3.2. 输入指令和上机演示

输入以下指令进入文本编辑

nano ~/.aspera/connect/etc/asperaweb_id_dsa.openssh

输入以下字符：

上机演示
在这里插入图片描述

ctrl+O 保存文件； ctrl+W 查询字符串；
ctrl +C 说明目前光标所在处的行数和列数等信息；
ctrl+ _ 可以直接输入行号，让光标快速移到该行；

2. SRA toolkit的安装与使用

现在NCBI的SRA数据库，已不推荐（不能）使用Aspera来下载数据链接: https://github.com/ncbi/sra-tools/wiki/Avoid-using-ascp-directly-for-downloads
而NCBI官方推出的SRA toolkits是从SRA数据库下载SRA文件（prefetch），解压SRA文件（fastq-dump）的重要工具

2.1.安装

2.1.1. 有sudo权限

使用wget命令下载setup-apt.sh文件：

wget https://ftp-trace.ncbi.nlm.nih.gov/sra/sdk/3.0.7/setup-apt.sh

运行脚本，使用sudo bash命令：
```
sudo bash setup-apt.sh
```
运行脚本可能需要一些时间，可能需要等一会儿。

2.1.2. 无sudo权限，预编译安装

使用wget命令下载sratoolkit.3.0.7-ubuntu64.tar.gz文件（以sratoolkit.3.0.7-ubuntu64.tar.gz为例）：
```
wget https://ftp-trace.ncbi.nlm.nih.gov/sra/sdk/3.0.7/sratoolkit.3.0.7-ubuntu64.tar.gz
```
使用tar命令解压缩下载的tar.gz文件，并将其放在~/Biosofts目录下：
```
tar zvxf sratoolkit.3.0.7-ubuntu64.tar.gz -C ~/Biosofts
```

进入解压缩后的bin目录：

cd ~/Biosofts/sratoolkit.3.0.7-ubuntu64/bin

运行prefetch命令的帮助选项来验证安装是否成功：
```
./prefetch -h
```
将SRAToolkit的bin目录添加到环境变量中，以便可以在任何位置直接运行SRAToolkit的命令。将以下代码添加到~/.bashrc文件中，PATH后面不要有空格：
```
echo 'export PATH=~/Biosofts/sratoolkit.3.0.7-ubuntu64/bin:$PATH' >> ~/.bashrc
```
使用source命令使.bashrc文件中的更改生效：
```
source ~/.bashrc
```
现在，你就可以在任何位置运行SRAToolkit的命令了。

2.1.3. 上机演示

在这里插入图片描述

prefetch -h命令后出现帮助界面，安装成功

2.2. 使用

2.2.1. SRA文件的下载（prefetch)

对于单个SRA文件的下载，使用以下命令：
```
prefetch SRR6232298
```
这将使用SRAToolkit的prefetch命令下载SRR6232298对应的SRA文件。
对于批量下载多个SRA文件，如果这些文件的命名方式遵循类似SRR*或SRR的模式，可以使用通配符来批量下载。例如，如果要下载SRR100、SRR200和SRR300的文件，可以使用以下命令：
```
prefetch SRR***
```
下载多个SRA文件可能需要一些时间，具体时间取决于文件的大小和网络速度。

2.2.2. SRA文件转为fastq文件（fastq-dump)

对于下载的SRA文件，可以使用fastq-dump命令将其转换为FASTQ格式文件，并选择是否拆分成多个文件。

对于单个SRA文件的转换，使用以下命令：
```
fastq-dump --split-files SRR6232298/SRR6232298.sra
```
这将转换SRR6232298.sra文件为两个FASTQ格式文件，即SRR6232298_1.fastq和SRR6232298_2.fastq。
将FASTQ文件进行压缩以节省空间，可以使用gunzip命令，例如：
```
gunzip SRR6232298_1.fastq
gunzip SRR6232298_2.fastq
```
这将压缩两个FASTQ文件为SRR6232298_1.fastq.gz和SRR6232298_2.fastq.gz。
直接查看FASTQ文件的内容，可以使用gunzip命令解压缩.gz文件，并通过管道传递给less命令进行分页浏览：
```
gunzip -c SRR6208854_1.fastq.gz | less
```
这将解压缩SRR6208854_1.fastq.gz文件并使用less命令进行浏览。
将FASTQ文件转存到指定目录，可以使用-O参数指定输出目录：
```
fastq-dump --split-3 SRR6232298.sra -O ~/Seq
```
这将将SRR6232298.sra文件转换为三个FASTQ文件，并将它们保存到~/Seq目录中。