🧬 BioMCP — 生物信息学 MCP 服务器 / Bioinformatics MCP Server

BioMCP is an open-source MCP server that connects any AI assistant directly to 26 open bioinformatics databases — zero config, no API keys. Literature, sequences, BLAST, structures, enrichment, annotations, genomes, interactions, pathways, variants, domains, compounds, single-cell, glycomics, metabolomics, lipidomics, microbiome and more.

BioMCP 是一个开源的 MCP 服务器，让任意 AI 助手零配置直连 26 个公开生物数据库——文献、序列、比对、结构、富集、注释、基因组、互作、通路、变异、结构域、化合物、单细胞、糖组学、代谢组学、脂质组学、微生物组等全流程。

---

✨ 特性 / Features

• 🔌 标准 MCP 协议 / Standard MCP protocol — 基于官方 MCP SDK，stdio 传输，兼容所有 MCP 客户端
• 🧬 40 个工具 · 26 个数据库 / 40 tools · 26 databases — 覆盖文献→序列→结构→功能→互作→通路→变异→药物→单细胞→糖组学→代谢组学→脂质组学→微生物组全流程
• ⚡ 零配置使用 / Zero-config — pip install bio-mcp 一条命令，无需数据库、无需密钥
• 🌐 数据公开权威 / Authoritative public data — 全部来自 NCBI / RCSB / UniProt / Ensembl / EBI / STRING / KEGG / GlyGen / Reactome / OpenAlex 等官方 API
• 🐌 智能限速 / Smart rate-limiting — 内置 NCBI 3 秒/请求限速与重试退避，遵守学术 API 规范
• 🔄 跨库交叉验证 / Cross-database validation — gene_full_profile 一次并发查询 4 个数据库
• 🏷️ 中英双语 / Bilingual — 命令描述与文档双语，国内网络可达（已适配 Enrichr 替代 g:Profiler）
• 🧪 糖组学 / 代谢组学 / 脂质组学 / Glycomics & Metabolomics & Lipidomics — 糖苷结构、蛋白糖基化、代谢物、脂质结构全覆盖
• 🦠 微生物组 & 核酸档案 / Microbiome & Nucleotide archive — MGnify 宏基因组研究、ENA 欧洲核苷酸档案（细菌/病毒/质粒序列）

---

📦 安装 / Install

# 1. 安装（需要 Python 3.10+）/ Install (Python 3.10+)
pip install bio-mcp

# 2. 启动（stdio 模式，供 MCP 客户端调用）/ Run in stdio mode
bio-mcp

手动安装（源码）/ Install from source

git clone https://github.com/qgeng1465/bio-mcp.git
cd bio-mcp
pip install .
# 或开发模式 / or dev mode
pip install -e ".[test]"

---

🚀 快速开始 / Quick Start

在任何支持 MCP 的 AI 助手 / IDE 中注册 BioMCP（Cursor / VS Code / 各类 MCP 客户端等）：

{
  "mcpServers": {
    "bio-mcp": {
      "command": "bio-mcp"
    }
  }
}

然后在对话中直接使用 / Then just ask:

🧬 帮我查一下 BRCA1 相关的最新文献 / 查 CRISPR 领域的高被引论文
🧬 下载 CYP2D6 的蛋白序列 / 检索大肠杆菌的核酸序列
🧬 对这段 DNA 做 BLAST：ATGC...
🧬 查 PDB 1CRN 的结构 / AlphaFold 预测 P04637 / EMDB 电镜结构 EMD-1234
🧬 分析基因列表 BRCA1,TP53,EGFR,ATM,RAD51 的富集
🧬 查 apoptosis 通路 / 查 TP53 的实验互作网络
🧬 查糖苷 G00051MO 的结构 / P04637 的糖基化 / 查脂质 LMFA01030001
🧬 检索肠道微生物组研究 / 检索大肠杆菌的基因组组装 / 查 pET-28a 质粒
🧬 查 BRCA1 在人体组织中的表达
🧬 对 BRCA1 做一个多库综合分析报告

---

🔧 工具 / Tools（40）

📚 文献 / Literature

工具	功能 / Function	数据源 / Source
pubmed_search	PubMed 文献检索（标题/作者/期刊/PMID/DOI）/ literature search	NCBI E-utilities
europepmc_search	全文文献检索（含 OA 全文）/ full-text + open-access	Europe PMC (EBI)
openalex_work_search	全球学术著作检索（被引/作者/期刊）/ scholarly works search	OpenAlex

🧬 序列与比对 / Sequence & Alignment

工具	功能 / Function	数据源 / Source
ncbi_fetch_sequence	下载核酸/蛋白序列（FASTA/GenBank）/ fetch sequences	NCBI E-utilities
blast_search	DNA/蛋白同源 BLAST，返回 top hits / homology search	NCBI BLAST
taxonomy_lookup	物种分类查询（学名/谱系）/ species taxonomy	NCBI Taxonomy
geo_dataset_search	基因表达数据集检索 / expression dataset search	NCBI GEO
uniparc_search	蛋白序列归档检索（UPI/交叉引用）/ protein archive search	EBI UniParc
uniparc_by_id	UniParc 记录详情（序列/全部交叉引用）/ record by UPI ID	EBI UniParc

🏗️ 结构 / Structure

工具	功能 / Function	数据源 / Source
pdb_structure_summary	实验结构查询（分辨率/方法/链序列）/ experimental structures	RCSB PDB
alphafold_structure	AI 预测结构（pLDDT 置信度）/ AI-predicted structures	AlphaFold DB (EBI)
emdb_structure_lookup	冷冻电镜结构（标题/作者/分辨率/组分）/ cryo-EM structures	EBI EMDB

🧫 蛋白功能 / Protein Function

工具	功能 / Function	数据源 / Source
uniprot_annotate	蛋白注释（名称/基因/功能/GO）/ protein annotations	UniProt
protein_domains	蛋白结构域/家族/位点 / structural domains	InterPro (EBI)

🕸️ 通路与互作 / Pathways & Interactions

工具	功能 / Function	数据源 / Source
gene_enrichment	GO/KEGG/Reactome 富集分析 / enrichment analysis	Enrichr
kegg_pathway_search	KEGG 通路搜索 / pathway search	KEGG
kegg_pathway_genes	通路包含的基因列表 / genes in a pathway	KEGG
reactome_pathway_search	生物通路检索（信号转导/代谢/DNA修复）/ pathway search	Reactome
string_interactions	蛋白互作网络（预测）/ protein interaction network	STRING-db
intact_interactions	实验分子互作（检测方法/证据）/ experimental interactions	EBI IntAct
ensembl_gene_lookup	基因定位（GRCh38 坐标）/ gene lookup	Ensembl
ensembl_homologs	同源基因（直系/旁系）/ homologous genes	Ensembl Compara

🧬 基因组与组装 / Genome & Assembly

工具	功能 / Function	数据源 / Source
ucsc_genome_info	基因组组装与注释轨道 / genome assemblies	UCSC Genome Browser
genome_assembly_search	基因组组装检索（细菌/病毒/真核）/ genome assemblies	NCBI Assembly

🩺 变异与临床 / Variants & Clinical

工具	功能 / Function	数据源 / Source
variant_annotate	变异注释（频率/功能预测/临床意义）/ variant annotation	MyVariant.info
clinvar_query	ClinVar 临床变异分类 / clinical variant classification	NCBI ClinVar
dbsnp_search	dbSNP 遗传变异检索（rsID/等位基因/临床意义）/ variant search	NCBI dbSNP

💊 化合物与药物 / Compounds & Drugs

工具	功能 / Function	数据源 / Source
compound_info	化合物信息（SMILES/分子式/InChIKey）/ compound info	PubChem
chembl_drug_search	药物活性与靶点（IC50/Ki）/ drug bioactivity & targets	ChEMBL (EBI)

🧬 核酸与质粒 / Nucleic Acid & Plasmids

工具	功能 / Function	数据源 / Source
plasmid_search	质粒/载体序列检索（名称/宿主/长度）/ plasmid search	NCBI nuccore
ena_sequence_search	欧洲核苷酸档案序列（微生物/病毒/质粒）/ nucleotide sequences	EBI ENA

🦠 微生物组 / Microbiome

工具	功能 / Function	数据源 / Source
microbiome_study_search	微生物组宏基因组研究（宿主/栖息地）/ metagenomics studies	EBI MGnify

🦠 单细胞 / Single-Cell

工具	功能 / Function	数据源 / Source
cellxgene_search	单细胞数据集检索（含类器官/肿瘤图谱）/ single-cell datasets	CELLxGENE (CZ)

🍬 糖组学 / Glycomics

工具	功能 / Function	数据源 / Source
glycan_lookup	糖苷结构详情（组成/质量/IUPAC）/ glycan structure	GlyGen (GlyTouCan)
protein_glycosylation	蛋白糖基化位点与糖修饰 / protein glycosylation	GlyGen

🔬 代谢组学 / Metabolomics

工具	功能 / Function	数据源 / Source
metabolomics_study	代谢组学研究详情（技术/设计/因子）/ study details	EBI Metabolights
metabolomics_latest	最新代谢组学研究列表 / latest studies	EBI Metabolights

🧈 脂质组学 / Lipidomics

工具	功能 / Function	数据源 / Source
lipid_lookup	脂质结构查询（名称/分子式/SMILES/DB交叉引用）/ lipid structure	LIPID MAPS

🧫 蛋白图谱 / Protein Atlas

工具	功能 / Function	数据源 / Source
protein_tissue_expression	蛋白组织表达与亚细胞定位 / tissue expression	Human Protein Atlas

🧠 组合分析 / Combined

工具	功能 / Function	数据源 / Source
gene_full_profile	多库交叉验证：一次并发查 Ensembl+UniProt+STRING+PubMed / combined report	4 个数据库

---

💬 示例输出 / Example Output

gene_full_profile（组合工具 / combined tool）

# 基因综合分析：TP53 (homo_sapiens)

- **Ensembl ENSG00000141510** · chr17:7668402-7687550 · protein_coding · tumor protein p53
- **UniProt P04637** · Cellular tumor antigen p53 · Homo sapiens · 393 aa · Multifunctional transcription factor...
- **STRING 互作伙伴**: MDM2(0.999), TP53BP1(0.996), EP300(0.986), ...
- **PubMed 文献**: 74,021 篇

综合来自 Ensembl / UniProt / STRING / PubMed 的交叉验证。

---

🏗️ 架构 / Architecture

┌──────────────────────────────────────────────┐
│                 MCP Client                   │
│   (任意支持 MCP 的 AI 助手 / IDE)             │
└──────────────────────┬───────────────────────┘
                       │  stdio (JSON-RPC 2.0)
┌──────────────────────▼───────────────────────┐
│              bio-mcp server                   │
│  ┌────────────────────────────────────────┐  │
│  │  tools/  (40 个 MCP 工具 / 40 tools)     │  │
│  │  pubmed · ncbi · blast · pdb · uniprot  │  │
│  │  enrichment · ensembl · string · kegg   │  │
│  │  variant · interpro · pubchem · chembl  │  │
│  │  europepmc · alphafold · cellxgene ·    │  │
│  │  ucsc · taxonomy · geo · glygen ·       │  │
│  │  uniparc · metabolights · proteinatlas  │  │
│  │  assembly · dbsnp · plasmid · ena ·     │  │
│  │  mgnify · reactome · openalex · lipid   │  │
│  │  emdb · intact · crosscheck             │  │
│  └────────────────────┬───────────────────┘  │
│  ┌────────────────────▼───────────────────┐  │
│  │  core/  (26 个数据库客户端 / clients)    │  │
│  │  BioHTTP: 重试/退避/限速/超时/并发       │  │
│  │  LRUCache: 线程安全缓存层               │  │
│  └────────────────────┬───────────────────┘  │
└───────────────────────┼──────────────────────┘
        ┌───────┬───────┼───────┬───────┬────────────┐
     ┌──▼──┐ ┌──▼──┐ ┌──▼──┐ ┌──▼──┐ ┌──▼──┐ ┌─────▼─────┐
     │NCBI │ │RCSB │ │Uni  │ │Ens  │ │STRING│ │Enrichr   │
     │     │ │PDB  │ │Prot │ │embl │ │     │ │... 共26库 │
     └─────┘ └─────┘ └─────┘ └─────┘ └─────┘ └───────────┘

为什么用 Enrichr 而不是 g:Profiler？

g:Profiler（爱沙尼亚）在国内网络下常不可达；Enrichr（Ma'ayan Lab）国内可达且提供 GO/KEGG/Reactome/WikiPathways 等数百个基因集库。BioMCP 默认采用 Enrichr，保证开箱即用。

为什么 OpenGWAS / DisGeNET 被排除？

OpenGWAS 从 2024-05 起强制要求 API token；DisGeNET 也需 API key，均无法零配置直连，故不包含。所有收录的 26 个数据库均为开放免密钥 API。

---

📁 目录结构 / Project Structure

bio-mcp/
├── src/bio_mcp/
│   ├── server.py            # MCP server 入口（装配 40 个工具）
│   ├── core/                # 26 个数据源客户端
│   │   ├── http.py          #   BioHTTP：重试/退避/限速/超时
│   │   ├── cache.py         #   LRUCache：线程安全缓存层
│   │   ├── ncbi.py          #   NCBI E-utilities + BLAST + Assembly + dbSNP
│   │   ├── rcsb.py          #   RCSB PDB
│   │   ├── uniprot.py       #   UniProt REST
│   │   ├── enrichr.py       #   Enrichr 富集
│   │   ├── ensembl.py       #   Ensembl 基因/同源
│   │   ├── stringdb.py      #   STRING 互作
│   │   ├── kegg.py          #   KEGG 通路
│   │   ├── myvariant.py     #   MyVariant 变异
│   │   ├── interpro.py      #   InterPro 结构域
│   │   ├── pubchem.py       #   PubChem 化合物
│   │   ├── europepmc.py     #   Europe PMC 文献
│   │   ├── alphafold.py     #   AlphaFold 结构
│   │   ├── chembl.py        #   ChEMBL 药物
│   │   ├── cellxgene.py     #   CELLxGENE 单细胞
│   │   ├── ucsc.py          #   UCSC 基因组
│   │   ├── glygen.py        #   GlyGen 糖组学
│   │   ├── uniparc.py       #   UniParc 蛋白序列归档
│   │   ├── metabolights.py  #   Metabolights 代谢组学
│   │   ├── proteinatlas.py  #   Human Protein Atlas
│   │   ├── ena.py           #   EBI ENA 核酸档案
│   │   ├── mgnify.py        #   EBI MGnify 微生物组
│   │   ├── reactome.py      #   Reactome 通路
│   │   ├── openalex.py      #   OpenAlex 文献
│   │   ├── lipidmaps.py     #   LIPID MAPS 脂质
│   │   ├── emdb.py          #   EBI EMDB 电镜结构
│   │   └── intact.py        #   EBI IntAct 实验互作
│   └── tools/               # 40 个 MCP 工具定义
│       ├── pubmed.py · ncbi.py · blast.py · pdb.py
│       ├── uniprot.py · enrichment.py · ensembl.py
│       ├── stringdb.py · kegg.py · variant.py
│       ├── interpro.py · pubchem.py · europepmc.py
│       ├── alphafold.py · chembl.py · cellxgene.py
│       ├── ucsc.py · ncbi_extra.py · glygen.py
│       ├── uniparc.py · metabolights.py · proteinatlas.py
│       ├── ena.py · mgnify.py · reactome.py · openalex.py
│       ├── lipidmaps.py · emdb.py · intact.py
│       └── crosscheck.py
├── tests/                   # 单元测试（不依赖网络）
├── examples/                # 客户端配置与快速开始
├── .github/workflows/       # CI（GitHub Actions）
└── pyproject.toml

---

🧪 测试 / Testing

# 单元测试（离线，不依赖网络）/ offline unit tests
python -m pytest tests/ -v

全部 40 个工具均已在开发期对真实公开数据库做端到端验证（40/40 通过）。 All 40 tools were end-to-end validated against the real public databases (40/40 passed).

---

🗺️ Roadmap / 路线图

• ✅ 微生物 / 病毒 / 细菌基因组组装（NCBI Assembly）
• ✅ 核酸 / 质粒序列检索（NCBI nuccore、UniParc、ENA）
• ✅ 微生物组宏基因组研究（MGnify）
• ✅ 糖组学 / 代谢组学 / 脂质组学（GlyGen、Metabolights、LIPID MAPS）
• ✅ 蛋白组织图谱（Human Protein Atlas）
• ✅ 冷冻电镜结构（EMDB）、实验分子互作（IntAct）
• ✅ 生物通路（Reactome）、全球学术文献（OpenAlex）
• 批量对比分析（多条序列/多基因批量富集）
• 虚拟细胞 / 类器官数据接口（多组学整合）

---

⚠️ 免责声明 / Disclaimer

本工具仅用于学习研究及个人合理使用 / For educational research and personal reasonable use only.

• 查询结果来自公开数据库原始数据，不保证完全准确，请结合专业工具与原始数据复核。
• 请遵守各数据库使用条款（NCBI 要求 ≥3 秒/请求并提供联系方式，本项目已内置）。
• 涉及临床/药物/医疗决策时，请咨询专业人士。使用本工具产生的任何风险与法律责任由使用者自行承担。

---

☕ 支持作者 / Support

如果 BioMCP 帮到了你，欢迎扫码赞赏支持，让我有动力持续更新～

<img src="assets/donate.png" alt="赞赏码 / Donation QR" width="200">

---

📄 License

MIT © 2026 qgeng1465