Анализ путей, связанных с метаболизмом одноклеточных scMetabolism, обучение и организация
Анализ путей, связанных с метаболизмом одноклеточных scMetabolism, обучение и организация

scMetabolism — это инструмент анализа путей метаболизма, связанных с метаболизмом отдельных клеток.

Информация о метаболических путях двух библиотек: KEGG_metabolism_nc и REACTOME_metabolism встроена.

На выбор доступны четыре метода анализа: VISION, AUCell, ssgsea и gsva. По умолчанию используется VISION.

Больше нет ничего, что нуждалось бы в особом представлении.

Процесс анализа
1.Импорт
Язык кода:javascript
копировать
rm(list = ls())
# V5_path = "/Library/Frameworks/R.framework/Versions/4.4-arm64/Resources/seurat5/"
# .libPaths(V5_path)
# .libPaths()
library(stringr)
library(Seurat)
library(rsvd)
library(qs)
library(scMetabolism)
library(BiocParallel)
register(MulticoreParam(workers = 4, progressbar = TRUE))

scRNA <- qread("sc_dataset.qs") # V4 data
sub_scRNA <- subset(scRNA,
                    subset = celltype %in% c("epithelial/cancer cells",
                                              "myeloid cells"))
load("scRNA.Rdata") # V5 data
2. Версия V5 (требуется изменение кода)
Язык кода:javascript
копировать
sc.metabolism.SeuratV5 <- function (obj, method = "VISION", imputation = F, ncores = 2, 
  metabolism.type = "KEGG") 
{
  countexp <- GetAssayData(obj, layer='counts')
  countexp <- data.frame(as.matrix(countexp))
  signatures_KEGG_metab <- system.file("data", "KEGG_metabolism_nc.gmt", 
    package = "scMetabolism")
  signatures_REACTOME_metab <- system.file("data", "REACTOME_metabolism.gmt", 
    package = "scMetabolism")
  if (metabolism.type == "KEGG") {
    gmtFile <- signatures_KEGG_metab
    cat("Your choice is: KEGG\n")
  }
  if (metabolism.type == "REACTOME") {
    gmtFile <- signatures_REACTOME_metab
    cat("Your choice is: REACTOME\n")
  }
  if (imputation == F) {
    countexp2 <- countexp
  }
  if (imputation == T) {
    cat("Start imputation...\n")
    cat("Citation: George C. Linderman, Jun Zhao, Yuval Kluger. Zero-preserving imputation of scRNA-seq data using low-rank approximation. bioRxiv. doi: https://doi.org/10.1101/397588 \n")
    result.completed <- alra(as.matrix(countexp))
    countexp2 <- result.completed[[3]]
    row.names(countexp2) <- row.names(countexp)
  }
  cat("Start quantify the metabolism activity...\n")
  if (method == "VISION") {
    library(VISION)
    n.umi <- colSums(countexp2)
    scaled_counts <- t(t(countexp2)/n.umi) * median(n.umi)
    vis <- Vision(scaled_counts, signatures = gmtFile)
    options(mc.cores = ncores)
    vis <- analyze(vis)
    signature_exp <- data.frame(t(vis@SigScores))
  }
  if (method == "AUCell") {
    library(AUCell)
    library(GSEABase)
    cells_rankings <- AUCell_buildRankings(as.matrix(countexp2), 
      nCores = ncores, plotStats = F)
    geneSets <- getGmt(gmtFile)
    cells_AUC <- AUCell_calcAUC(geneSets, cells_rankings)
    signature_exp <- data.frame(getAUC(cells_AUC))
  }
  if (method == "ssGSEA") {
    library(GSVA)
    library(GSEABase)
    geneSets <- getGmt(gmtFile)
    gsva_es <- gsva(as.matrix(countexp2), geneSets, method = c("ssgsea"), 
      kcdf = c("Poisson"), parallel.sz = ncores)
    signature_exp <- data.frame(gsva_es)
  }
  if (method == "ssGSEA") {
    library(GSVA)
    library(GSEABase)
    geneSets <- getGmt(gmtFile)
    gsva_es <- gsva(as.matrix(countexp2), geneSets, method = c("gsva"), 
      kcdf = c("Poisson"), parallel.sz = ncores)
    signature_exp <- data.frame(gsva_es)
  }
  cat("\nPlease Cite: \nYingcheng Wu, Qiang Gao, et al. Cancer Discovery. 2021. \nhttps://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34417225/   \n\n")
  obj@assays$METABOLISM$score <- signature_exp
  obj
}

Idents(scRNA) <- "celltype"
res <-sc.metabolism.SeuratV5(obj = scRNA,
                             method = "VISION", # VISION, AUCell, ssgsea и gsva
                             imputation =F, ncores = 2, 
                             metabolism.type = "KEGG") # КЕГГ ВА РЕАКТОМ
3.Визуализация V5 (требуется модификация кода)
Язык кода:javascript
копировать
# Необходимо изменить регистр UMAP в DimPlot.metabolism.
DimPlot.metabolismV5 <- function (obj, pathway, dimention.reduction.type = "umap", dimention.reduction.run = T, 
  size = 1) 
{
  cat("\nPlease Cite: \nYingcheng Wu, Qiang Gao, et al. Cancer Discovery. 2021. \nhttps://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34417225/   \n\n")
  if (dimention.reduction.type == "umap") {
    if (dimention.reduction.run == T) 
      obj <- Seurat::RunUMAP(obj, reduction = "pca", dims = 1:40)
    umap.loc <- obj@reductions$umap@cell.embeddings
    row.names(umap.loc) <- colnames(obj)
    signature_exp <- obj@assays$METABOLISM$score
    input.pathway <- pathway
    signature_ggplot <- data.frame(umap.loc, t(signature_exp[input.pathway, 
      ]))
    library(wesanderson)
    pal <- wes_palette("Zissou1", 100, type = "continuous")
    library(ggplot2)
    plot <- ggplot(data = signature_ggplot, aes(x = umap_1, 
      y = umap_2, color = signature_ggplot[, 3])) + geom_point(size = size) + 
      scale_fill_gradientn(colours = pal) + scale_color_gradientn(colours = pal) + 
      labs(color = input.pathway) + xlab("UMAP 1") + ylab("UMAP 2") + 
      theme(aspect.ratio = 1) + theme(panel.grid.major = element_blank(), 
      panel.grid.minor = element_blank(), panel.background = element_blank(), 
      axis.line = element_line(colour = "black"))
  }
  if (dimention.reduction.type == "tsne") {
    if (dimention.reduction.run == T) 
      obj <- Seurat::RunTSNE(obj, reduction = "pca", dims = 1:40)
    tsne.loc <- obj@reductions$tsne@cell.embeddings
    row.names(tsne.loc) <- colnames(obj)
    signature_exp <- obj@assays$METABOLISM$score
    input.pathway <- pathway
    signature_ggplot <- data.frame(tsne.loc, t(signature_exp[input.pathway, 
      ]))
    pal <- wes_palette("Zissou1", 100, type = "continuous")
    library(ggplot2)
    plot <- ggplot(data = signature_ggplot, aes(x = tSNE_1, 
      y = tSNE_2, color = signature_ggplot[, 3])) + geom_point(size = size) + 
      scale_fill_gradientn(colours = pal) + scale_color_gradientn(colours = pal) + 
      labs(color = input.pathway) + xlab("tSNE 1") + ylab("tSNE 2") + 
      theme(aspect.ratio = 1) + theme(panel.grid.major = element_blank(), 
      panel.grid.minor = element_blank(), panel.background = element_blank(), 
      axis.line = element_line(colour = "black"))
  }
  plot
}

# Проверьте, какие пути доступны
pathways <- res@assays$METABOLISM$score
head(rownames(pathways))
# [1] "Glycolysis / Gluconeogenesis"            
# [2] "Citrate cycle (TCA cycle)"               
# [3] "Pentose phosphate pathway"               
# [4] "Pentose and glucuronate interconversions"
# [5] "Fructose and mannose metabolism"         
# [6] "Galactose metabolism"

# Dimplot
DimPlot.metabolismV5(obj = res, 
                   pathway = "Glycolysis / Gluconeogenesis", 
                   dimention.reduction.type = "umap",  
                   dimention.reduction.run = F, size = 1)

# DotPlot
input.pathway<-c("Glycolysis / Gluconeogenesis",
                 "Oxidative phosphorylation",
                 "Citrate cycle (TCA cycle)")
DotPlot.metabolism(obj = res,
                  pathway = input.pathway,
                  phenotype = "celltype", #Этот параметр необходимо изменить по мере необходимости
                  norm = "y")

# BoxPlot
# Поскольку разработчик по умолчанию определяет obj как countexp.Seurat, его необходимо переименовать.
countexp.Seurat <- res
BoxPlot.metabolism(obj = countexp.Seurat,
                  pathway = input.pathway, 
                  phenotype = "celltype", #Этот параметр необходимо изменить по мере необходимости
                  ncol = 1)
4.V4 можно использовать напрямую
Язык кода:javascript
копировать
res <-sc.metabolism.Seurat(obj = sub_scRNA,
                           method = "AUCell", # VISION, AUCell, ssgsea и gsva
                           imputation =F, ncores = 2, 
                           metabolism.type = "KEGG") # КЕГГ ВА РЕАКТОМ
5.В4 визуализация
Язык кода:javascript
копировать
# Проверьте, какие пути доступны
pathways <- res@assays$METABOLISM$score
head(rownames(pathways))
# [1] "Terpenoid backbone biosynthesis"                
# [2] "Caffeine metabolism"                            
# [3] "Neomycin, kanamycin and gentamicin biosynthesis"
# [4] "Metabolism of xenobiotics by cytochrome P450"   
# [5] "Drug metabolism - cytochrome P450"              
# [6] "Drug metabolism - other enzymes" 

# Дипломный рисунок
DimPlot.metabolism(obj = res, 
                   pathway = "Glycolysis / Gluconeogenesis", 
                   dimention.reduction.type = "umap",  
                   dimention.reduction.run = F, size = 1)

# DotPlot
input.pathway<-c("Folate biosynthesis",
                 "Nicotinate and nicotinamide metabolism",
                 "Pyrimidine metabolism")
DotPlot.metabolism(obj = res,
                  pathway = input.pathway,
                  phenotype = "celltype", #Этот параметр необходимо изменить по мере необходимости
                  norm = "y")

#BoxPlot
# Поскольку разработчик по умолчанию определяет obj как countexp.Seurat, его необходимо переименовать.
countexp.Seurat <- res
BoxPlot.metabolism(obj = countexp.Seurat,
                  pathway = input.pathway, 
                  phenotype = "celltype", #Этот параметр необходимо изменить по мере необходимости
                  ncol = 1)
Ссылки:

1、Spatiotemporal Immune Landscape of Colorectal Cancer Liver Metastasis at Single-Cell Level. Cancer Discov. 2022 Jan;12(1):134-153.

2、scMetabolism: https://github.com/wu-yc/scMetabolism

3. Группа новичков Шэнсинь:

https://mp.weixin.qq.com/s/nSXm3gDBu9be2vogFnYxbQ; https://mp.weixin.qq.com/s/CG4cWARe9KegD-gqz0rDzw

Примечание:Если у вас есть сомнения по поводу содержания или вы обнаружили явные ошибки,,Пожалуйста, свяжитесь с серверной частью(Добро пожаловать для общения)。Доступно больше контентазакрывать Примечание Официальный аккаунт:Ковчег рождения

- END -

boy illustration
Учебное пособие по Jetpack Compose для начинающих, базовые элементы управления и макет
boy illustration
Код js веб-страницы, фон частицы, код спецэффектов
boy illustration
【новый! Суперподробное】Полное руководство по свойствам компонентов Figma.
boy illustration
🎉Обязательно к прочтению новичкам: полное руководство по написанию мини-программ WeChat с использованием программного обеспечения Cursor.
boy illustration
[Забавный проект Docker] VoceChat — еще одно приложение для мгновенного чата (IM)! Может быть встроен в любую веб-страницу!
boy illustration
Как реализовать переход по странице в HTML (html переходит на указанную страницу)
boy illustration
Как решить проблему зависания и низкой скорости при установке зависимостей с помощью npm. Существуют ли доступные источники npm, которые могут решить эту проблему?
boy illustration
Серия From Zero to Fun: Uni-App WeChat Payment Practice WeChat авторизует вход в систему и украшает страницу заказа, создает интерфейс заказа и инициирует запрос заказа
boy illustration
Серия uni-app: uni.navigateЧтобы передать скачок значения
boy illustration
Апплет WeChat настраивает верхнюю панель навигации и адаптируется к различным моделям.
boy illustration
JS-время конвертации
boy illustration
Обеспечьте бесперебойную работу ChromeDriver 125: советы по решению проблемы chromedriver.exe не найдены
boy illustration
Поле комментария, щелчок мышью, специальные эффекты, js-код
boy illustration
Объект массива перемещения объекта JS
boy illustration
Как открыть разрешение на позиционирование апплета WeChat_Как использовать WeChat для определения местонахождения друзей
boy illustration
Я даю вам два набора из 18 простых в использовании фонов холста Power BI, так что вам больше не придется возиться с цветами!
boy illustration
Получить текущее время в js_Как динамически отображать дату и время в js
boy illustration
Вам необходимо изучить сочетания клавиш vsCode для форматирования и организации кода, чтобы вам больше не приходилось настраивать формат вручную.
boy illustration
У ChatGPT большое обновление. Всего за 45 минут пресс-конференция показывает, что OpenAI сделал еще один шаг вперед.
boy illustration
Copilot облачной разработки — упрощение разработки
boy illustration
Микросборка xChatGPT с низким кодом, создание апплета чат-бота с искусственным интеллектом за пять шагов
boy illustration
CUDA Out of Memory: идеальное решение проблемы нехватки памяти CUDA
boy illustration
Анализ кластеризации отдельных ячеек, который должен освоить каждый&MarkerгенетическийВизуализация
boy illustration
vLLM: мощный инструмент для ускорения вывода ИИ
boy illustration
CodeGeeX: мощный инструмент генерации кода искусственного интеллекта, который можно использовать бесплатно в дополнение к второму пилоту.
boy illustration
Машинное обучение Реальный бой LightGBM + настройка параметров случайного поиска: точность 96,67%
boy illustration
Бесшовная интеграция, мгновенный интеллект [1]: платформа больших моделей Dify-LLM, интеграция без кодирования и встраивание в сторонние системы, более 42 тысяч звезд, чтобы стать свидетелями эксклюзивных интеллектуальных решений.
boy illustration
LM Studio для создания локальных больших моделей
boy illustration
Как определить количество слоев и нейронов скрытых слоев нейронной сети?
boy illustration
[Отслеживание целей] Подробное объяснение ByteTrack и детали кода