單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析的時(shí)候可以加上wgcna-轉(zhuǎn)自生信技能樹

單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析的時(shí)候可以加上wgcna

生信技能樹

WGCNA分析大家都不陌生了,我在生信技能樹多次寫教程分享WGCNA的實(shí)戰(zhàn)細(xì)節(jié):

那些教程都是針對(duì)傳統(tǒng)的bulk轉(zhuǎn)錄組測(cè)序的表達(dá)矩陣,其實(shí)單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組也是拿到表達(dá)矩陣,只不過是有一些特性,比如非常多的0值等等。那么有沒有這樣的研究嘗試把WGCNA融入單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析呢?

答案是有的,Posted March 04, 2019. 丟在預(yù)印本的文章,題目是:[Single-Cell RNA Sequencing Reveals Regulatory Mechanism for Trophoblast Cell-Fate Divergence in Human Peri-Implantation Embryo](Single-Cell RNA Sequencing Reveals Regulatory Mechanism for Trophoblast Cell-Fate Divergence in Human Peri-Implantation Embryo) 就這樣做了,讓我們一起來看看吧。

背景

To obtain transcriptomic profiles of human trophoblast cells during peri-implantation development, we harvested single cells from 19 embryos from day 6 to day 10, complement with 25 endometrial cells. Transcriptomes from 614 single cells were successfully profiled, with 0.7 million uniquely mapped reads and 24,011 detected transcripts per cell on average.數(shù)據(jù)都是在:https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/query/acc.cgi?acc=GSE125616

主要樣品是人類著床前胚胎的 Trophoblasts 進(jìn)行單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序,其中516 embryonic cells 可以分成476 TE-, 14 EPI-and 26 PE-lineage cells. 最后的分析重點(diǎn)是 476 individual trophoblast cells isolated from 19 human embryos

  • cells of epiblast (EPI),
  • primitive endoderm q (PE)
  • trophectoderm (TE)

當(dāng)然了,還有少量的endometrial cells,第一主成分就可以區(qū)分開來它們,如下:

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Embryonic cells were assigned into three lineages, namely TE, EPI and PE, based on their expression of 300 previous identified lineage marker genes. 需要相關(guān)生物學(xué)知識(shí)。

其中時(shí)間這個(gè)屬性也是在PCA上面反映到:

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不管是時(shí)間這個(gè)屬性天然對(duì)單細(xì)胞分組,還是整體的表達(dá)矩陣進(jìn)入單細(xì)胞數(shù)據(jù)分析流程后分組, 都是可以看基因表達(dá)量情況的小提琴圖等等。分析其實(shí)仍然是我們一直講解的R包及基礎(chǔ)流程,分別是: scater,monocle,Seurat,scran,M3Drop 需要熟練掌握它們的對(duì)象,:一些單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組R包的對(duì)象 流程也大同小異:

  • step1: 創(chuàng)建對(duì)象
  • step2: 質(zhì)量控制
  • step3: 表達(dá)量的標(biāo)準(zhǔn)化和歸一化
  • step4: 去除干擾因素(多個(gè)樣本整合)
  • step5: 判斷重要的基因
  • step6: 多種降維算法
  • step7: 可視化降維結(jié)果
  • step8: 多種聚類算法
  • step9: 聚類后找每個(gè)細(xì)胞亞群的標(biāo)志基因
  • step10: 繼續(xù)分類

WGCNA步驟

To systematically investigate the genetic program dynamics, we performed Weighted Gene Co-expression Network Analysis (WGCNA) on 2,464 genes that were variably expressed in trophoblast cells between different developmental stages.

WGCNA identified eight gene modules, each of which contains a set of genes that tend to be coexpressed at a certain development stage!

可以看到WGCAN其實(shí)大家需要注意的是挑選基因,然后判斷模塊,最后關(guān)聯(lián)起來性狀即可!

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研究者感興趣的生物學(xué)組別

其實(shí)是:

  • cytotrophoblast (CT),
  • extravillous cytotrophoblast (EVT)
  • syncytiotrophoblast (ST)

所以才會(huì)有如下圖表:

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讓我意外的是,文章里面僅僅是提到了 Seurat 流程,沒有monocle,但是卻有l(wèi)ineage分析 !其實(shí)這個(gè)小鼠發(fā)育研究,跟我前面的視頻課程非常類似,可以作為一個(gè)練習(xí)題,考核一下大家!

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