頂刊分享---空間轉(zhuǎn)錄組三維重建、表征空間梯度和細(xì)胞相互作用(Stereo-seq)

作者,Evil Genius

我的媽呀,上班剛坐下,先看舉報(bào)信~~~

捅了猴子窩了,去了者行孫,又來行者孫~~~~

咱舉報(bào)寫點(diǎn)正常的理由行不?侵權(quán)舉報(bào)是不是有點(diǎn)太扯了,想要資料腳本什么的,都有盜版,舉報(bào)正主有點(diǎn)過了啊~~~~

今日分享文章,華大和美國(guó)斯坦福大學(xué)聯(lián)合發(fā)表的

分析內(nèi)容

知識(shí)積累

空間轉(zhuǎn)錄組:2D → 3D。
單細(xì)胞分析的轉(zhuǎn)變——從傳統(tǒng)的、以細(xì)胞為中心的簡(jiǎn)化主義的焦點(diǎn)轉(zhuǎn)向?qū)⒔M織、器官和胚胎作為一個(gè)整體——允許對(duì)分子機(jī)制進(jìn)行超精細(xì)的、多維的空間和時(shí)間研究。

Spateo:用于三維空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)的多層次時(shí)空建模的多功能工具

方法驗(yàn)證:重建全鼠胚胎三維分子全息圖

多方法比較構(gòu)建小鼠胚胎全息圖

解剖組織的細(xì)胞間和細(xì)胞內(nèi)機(jī)制(CCI框架)

空間加權(quán)建模方法將表達(dá)模式與可能的機(jī)制LR相互作用聯(lián)系起來,同時(shí)考慮到組織區(qū)域之間的潛在差異。
配體受體和下游基因表達(dá)作為TF的功能,從而創(chuàng)建了“TF基因模型”,將細(xì)胞間相互作用與細(xì)胞內(nèi)相互作用聯(lián)系起來.

方法示例:中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育下功能性生物回路的系統(tǒng)表征

方法示例:形態(tài)測(cè)量矢量場(chǎng)預(yù)測(cè)心臟遷移路徑和表征不對(duì)稱心臟腔器官發(fā)生的分子途徑

通過預(yù)測(cè)細(xì)胞遷移的形態(tài)發(fā)生路徑來表征參與不對(duì)稱心臟器官發(fā)生的分子途徑,從而將宏觀形態(tài)動(dòng)力學(xué)與微觀表達(dá)動(dòng)力學(xué)聯(lián)系起來。

3D空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)的“谷歌地球”

當(dāng)然了,方法文章各種算法,非我可以理解的。

最后來看看示例代碼,包括3D重建,細(xì)胞分割,空間細(xì)胞互作,空間向量場(chǎng)

我們就來看看3D構(gòu)建

import warnings
warnings.filterwarnings('ignore')
import numpy as np
import spateo as st

cpo = [(553, 1098, 277), (1.967, -6.90, -2.21), (0, 0, 1)]

adata = st.sample_data.drosophila(filename="E7-9h_cellbin.h5ad")
adata.uns["__type"] = "UMI"
adata

####3D reconstruction of Drosophila Embryo
#####3D reconstruction of original point cloud model
embryo_pc, plot_cmap = st.tdr.construct_pc(adata=adata.copy(), spatial_key="3d_align_spatial", groupby="anno_tissue", key_added="tissue", colormap="rainbow")
st.pl.three_d_plot(model=embryo_pc, key="tissue", model_style="points", colormap=plot_cmap, jupyter="static", cpo=cpo)
st.tdr.save_model(model=embryo_pc, filename="embryo_pc_model.vtk")
####3D reconstruction of mesh model
embryo_mesh, _, _ = st.tdr.construct_surface(pc=embryo_pc, key_added="tissue", alpha=0.6, cs_method="marching_cube", cs_args={"mc_scale_factor": 0.8}, smooth=5000, scale_factor=1.08)
st.pl.three_d_plot(model=st.tdr.collect_models([embryo_mesh, embryo_pc]), key="tissue", model_style=["surface", "points"], jupyter="static", cpo=cpo)
st.tdr.save_model(model=embryo_mesh, filename="embryo_mesh_model.vtk")
####3D reconstruction of cell mesh model
# Add cell radius info
obs_index = embryo_pc.point_data["obs_index"].tolist()
area = adata[obs_index, :].obs["area"].values
cell_radius = pow(np.asarray(area), 1 / 2)
st.tdr.add_model_labels(model=embryo_pc, labels=cell_radius, key_added="cell_radius", where="point_data", colormap="hot_r", inplace=True)
embryo_cells = st.tdr.construct_cells(pc=embryo_pc, cell_size=embryo_pc.point_data["cell_radius"], geometry="sphere", factor=0.2)
st.pl.three_d_plot(model=embryo_cells, key="tissue", jupyter="static", cpo=cpo)
st.tdr.save_model(model=embryo_cells, filename="embryo_cells_mesh_model.vtk")
####3D reconstruction of voxel model
embryo_voxel, _ = st.tdr.voxelize_mesh(mesh=embryo_mesh, voxel_pc=None, key_added="tissue", label="embryo_voxel", color="gainsboro", smooth=500)
st.pl.three_d_plot(model=embryo_voxel, key="tissue", jupyter="static", cpo=cpo)
st.tdr.save_model(model=embryo_voxel, filename="embryo_voxel_model.vtk")
####3D reconstruction of subtype models (Drosophila CNS)
subtype = "CNS"
subtype_rpc = st.tdr.three_d_pick(model=embryo_pc, key="tissue", picked_groups=subtype)[0]
subtype_tpc = st.tdr.interactive_rectangle_clip(model=subtype_rpc, key="tissue", invert=True)[0]

subtype_mesh, subtype_pc, _ = st.tdr.construct_surface(
    pc=subtype_tpc, key_added="tissue", label=subtype, color="purple", alpha=0.6, cs_method="marching_cube", cs_args={"mc_scale_factor": 0.8}, smooth=5000, scale_factor=1
)

st.pl.three_d_multi_plot(
    model=st.tdr.collect_models(
        [
            st.tdr.collect_models([embryo_mesh, subtype_pc]),
            st.tdr.collect_models([embryo_mesh, subtype_mesh]),
            st.tdr.collect_models([embryo_mesh, subtype_mesh, subtype_pc])
        ]
    ),
    key="tissue",
    model_style=[["surface", "points"], "surface", ["surface", "surface", "points"]],
    model_size=3,
    shape=(1, 3),
    jupyter="static",
    cpo=[cpo]
)

最后看一眼通訊的分析,需要tif圖片和表達(dá)矩陣文件

代碼示例在Tutorials - Spateo documentation

生活很好,有你更好

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