Genome MCP - 基因组数据模型上下文协议服务器

一个基于模型上下文协议（MCP）的基因组数据服务器，通过标准化API接口提供对基因组数据库的统一访问。采用异步架构构建，专为AI工具集成而设计，使用FastMCP框架实现。

功能特性

• MCP服务器架构：基于模型上下文协议构建，实现AI工具无缝集成
• NCBI数据库集成：通过EUtils API完全访问NCBI Gene数据库
• 异步高性能：采用高性能的async/await架构
• 限流与缓存：内置请求优化和响应缓存机制
• 类型安全：完整的类型提示和Pydantic模型
• FastMCP框架：基于FastMCP实现标准化的MCP协议
• 现代Python：使用uv进行依赖管理和现代打包

安装

使用uv（推荐）

# 使用uv安装
uv add genome-mcp

# 或直接运行无需安装
uv run genome-mcp --help

使用pip

pip install genome-mcp

快速开始

作为MCP服务器运行

# 作为stdio MCP服务器运行（适用于AI工具如Claude Desktop）
genome-mcp --transport stdio

# 作为SSE服务器运行（适用于Web应用）
genome-mcp --transport sse --host localhost --port 8080

# 作为Streamable HTTP服务器运行（适用于API集成）
genome-mcp --transport streamable-http --host localhost --port 8080

Python API

import asyncio
from genome_mcp.main import get_gene_info, search_genes

async def main():
    # 获取基因信息
    gene_info = await get_gene_info("7157")  # TP53
    print(f"基因: {gene_info['info']['name']}")
    print(f"描述: {gene_info['info']['description']}")
    
    # 搜索基因
    search_results = await search_genes("cancer", species="human")
    print(f"找到 {len(search_results['results'])} 个基因")

if __name__ == "__main__":
    asyncio.run(main())

配置MCP集成

传输模式选择

Genome MCP支持三种传输模式，每种模式适用于不同的使用场景：

1. STDIO模式：标准输入输出模式，适用于AI工具如Claude Desktop
2. SSE模式：Server-Sent Events模式，适用于Web应用，访问地址：http://localhost:8080/sse
3. Streamable HTTP模式：流式HTTP模式，适用于API集成，访问地址：http://localhost:8080/mcp

配置方式

根据您的使用场景选择相应的配置方式：

方式一：STDIO模式（推荐用于AI工具）

适用于Claude Desktop、Cherry Studio等AI工具。

Claude Desktop配置：

{
  "mcpServers": {
    "genome-mcp": {
      "command": "uvx",
      "args": ["genome-mcp"],
      "env": {
        "NCBI_API_KEY": "${NCBI_API_KEY}",
        "NCBI_EMAIL": "${NCBI_EMAIL}"
      }
    }
  }
}

Cherry Studio配置：

{
  "mcpServers": {
    "genome-mcp": {
      "command": "uvx",
      "args": ["genome-mcp", "stdio"],
      "env": {
        "NCBI_API_KEY": "${NCBI_API_KEY}",
        "NCBI_EMAIL": "${NCBI_EMAIL}"
      }
    }
  }
}

手动运行：

genome-mcp --transport stdio

方式二：SSE模式（推荐用于Web应用）

适用于Web应用和浏览器端集成。

Claude Desktop配置：

{
  "mcpServers": {
    "genome-mcp-sse": {
      "command": "uvx",
      "args": ["genome-mcp", "--transport", "sse", "--host", "localhost", "--port", "8080"],
      "env": {
        "NCBI_API_KEY": "${NCBI_API_KEY}",
        "NCBI_EMAIL": "${NCBI_EMAIL}"
      }
    }
  }
}

Cherry Studio配置：

{
  "mcpServers": {
    "genome-mcp-sse": {
      "command": "uvx",
      "args": ["genome-mcp", "--transport", "sse", "--host", "localhost", "--port", "8080"],
      "env": {
        "NCBI_API_KEY": "${NCBI_API_KEY}",
        "NCBI_EMAIL": "${NCBI_EMAIL}"
      }
    }
  }
}

手动运行：

genome-mcp --transport sse --host localhost --port 8080

Web访问：

http://localhost:8080/sse

方式三：Streamable HTTP模式（推荐用于API集成）

适用于API集成和微服务架构。

Claude Desktop配置：

{
  "mcpServers": {
    "genome-mcp-http": {
      "command": "uvx",
      "args": ["genome-mcp", "--transport", "streamable-http", "--host", "localhost", "--port", "8080"],
      "env": {
        "NCBI_API_KEY": "${NCBI_API_KEY}",
        "NCBI_EMAIL": "${NCBI_EMAIL}"
      }
    }
  }
}

Cherry Studio配置：

{
  "mcpServers": {
    "genome-mcp-http": {
      "command": "uvx",
      "args": ["genome-mcp", "--transport", "streamable-http", "--host", "localhost", "--port", "8080"],
      "env": {
        "NCBI_API_KEY": "${NCBI_API_KEY}",
        "NCBI_EMAIL": "${NCBI_EMAIL}"
      }
    }
  }
}

手动运行：

genome-mcp --transport streamable-http --host localhost --port 8080

API访问：

http://localhost:8080/mcp

完整配置示例

如果您需要同时使用多种传输模式，可以使用以下完整配置：

{
  "mcpServers": {
    "genome-mcp": {
      "command": "uvx",
      "args": ["genome-mcp"],
      "env": {
        "NCBI_API_KEY": "${NCBI_API_KEY}",
        "NCBI_EMAIL": "${NCBI_EMAIL}"
      }
    },
    "genome-mcp-sse": {
      "command": "uvx",
      "args": ["genome-mcp", "--transport", "sse", "--host", "localhost", "--port", "8080"],
      "env": {
        "NCBI_API_KEY": "${NCBI_API_KEY}",
        "NCBI_EMAIL": "${NCBI_EMAIL}"
      }
    },
    "genome-mcp-http": {
      "command": "uvx",
      "args": ["genome-mcp", "--transport", "streamable-http", "--host", "localhost", "--port", "8080"],
      "env": {
        "NCBI_API_KEY": "${NCBI_API_KEY}",
        "NCBI_EMAIL": "${NCBI_EMAIL}"
      }
    }
  }
}

环境变量

# NCBI API密钥（可选但推荐，以获得更高的请求限制）
export NCBI_API_KEY="your_ncbi_api_key"

# NCBI API邮箱（某些操作必需）
export NCBI_EMAIL="your_email@example.com"

项目配置

项目包含一个综合配置文件（project_config.json），定义了：

• 服务器设置和功能
• 限流和缓存配置
• 日志和监控设置
• 开发和部署选项

配置文件

在 ~/.genome_mcp/config.json 创建配置文件：

{
  "servers": {
    "ncbi_gene": {
      "base_url": "https://eutils.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/eutils",
      "rate_limit": {
        "requests_per_second": 3,
        "burst_limit": 10
      },
      "cache": {
        "enabled": true,
        "ttl": 3600
      }
    }
  },
  "logging": {
    "level": "INFO",
    "format": "json"
  }
}

开发

设置开发环境

# 克隆仓库
git clone https://github.com/gqy20/genome-mcp.git
cd genome-mcp

# 使用uv安装
uv sync --dev

# 安装pre-commit钩子
uv run pre-commit install

运行测试

# 运行所有测试
uv run pytest

# 运行覆盖率测试
uv run pytest --cov=src --cov-report=html

# 运行特定测试文件
uv run pytest tests/test_ncbi_gene_server.py

代码质量

# 格式化代码
uv run black src/ tests/

# 排序导入
uv run isort src/ tests/

# 类型检查
uv run mypy src/

# 代码检查
uv run ruff check src/ tests/

项目结构

genome-mcp/
  main.py                  # FastMCP服务器入口点
  src/                     # 源代码
    servers/               # MCP服务器实现
      base.py            # 基础MCP服务器类
      ncbi/              # NCBI服务器实现
        gene.py         # NCBI Gene服务器
    configuration.py       # 配置管理
    http_utils/            # HTTP工具
    data/                  # 数据处理
    core/                  # 核心工具
    exceptions.py          # 异常定义
  tests/                   # 测试代码
  docs/                    # 文档
  examples/               # 示例代码
  .github/                # GitHub Actions工作流
  project_config.json      # 项目配置

架构

FastMCP服务器架构

• FastMCP框架：基于FastMCP框架实现MCP协议
• NCBIGeneServer：NCBI Gene数据库访问实现
• MCP工具：将基因组数据函数暴露为MCP工具
• 异步设计：完全的async/await支持以获得高性能
• 限流：使用令牌桶算法的内置请求限流
• 缓存：可选的响应缓存以提高性能
• 错误处理：全面的错误处理和日志记录

核心组件

• main.py：带有工具装饰器的FastMCP服务器入口点
• NCBIGeneServer：NCBI Gene数据库访问实现
• MCP传输：支持stdio、SSE和Streamable HTTP传输
• 请求执行：支持单个和批量请求
• 配置管理：基于JSON的配置系统

贡献

我们欢迎贡献！详情请参阅 CONTRIBUTING.md。

许可证

本项目采用MIT许可证 - 详情请参阅 LICENSE 文件。

引用

如果您在研究中使用Genome MCP，请引用：

@software{genome_mcp,
  title={Genome MCP: Model Context Protocol Server for Genomic Data},
  author={gqy20},
  year={2025},
  url={https://github.com/gqy20/genome-mcp}
}

支持

• 文档：https://github.com/gqy20/genome-mcp#readme
• 问题：https://github.com/gqy20/genome-mcp/issues
• 讨论：https://github.com/gqy20/genome-mcp/discussions

致谢

• NCBI 提供全面的基因组数据库
• Model Context Protocol 实现AI工具集成
• FastMCP 提供MCP框架实现
• uv 提供现代Python包管理