2025-04-14-细胞互作分析中中确定关键配受体

细胞互作分析中中确定关键配受体

细胞互作中确定关键配受体几种方法

基于阈值的方法
- 配体受体基因表达>指定阈值，在进行后续配受体CCI推断
  - CellTalker
    - only considers ligands and receptors with non-zero expression in more than 5% of cells for inference
    - or：ligands and receptors with non-zero expression in more than 3% of certain cell type groups for specific interactions.
基于差异基因的方法
- 差异表达分析确定配受体
  - PyMINEr
    - step1：使用ANOVA & z-score发现每种细胞类型显著富集的配受体
    - step2：与StringDB进行比较
  - iTALK
    - 可选方法找到细胞类型特异的配受体
基于置换检验的方法
基于共表达方法
- 基于和
- 基于积
- 基于相关性(下次分享)

Permutation test（置换检验）在细胞互作中确定关键配受体的应用

Permutation test(置换检验)
- 非参数检验。用于总体分布未知的大样本量或小样本量数据
- 具体方法：
  - Step1：确定统计量：根据问题和数据确定统计量(TR)
  - Step2：随机置换分组，计算统计量(TP)
  - Step3：对比TR和TP，计算P，P=(TP>TR个数)/随机置换个数
- 简单示例：
  
  image.png
  - step1：确定统计量为参加补习班前后成绩均值差（A）
  - step2：数据随机置换，随机定义是否参加补习班==> 计算统计量(B)
  - step3：计算P值，P=(B>A的个数)/随机置换次数

Permutation test（置换检验）在细胞互作用应用，主要用来确定关键配受体

Permutation test在 ScSeqComm应用
- 目的：确定关键配受体在该种细胞类型互作是否特异
  - ScSeqComm想要解决的问题：
    
    image.png
  - ScSeqComm步骤(intercellular signaling)：
    
    image.png
    - Intercellular signaling 解决问题：在指定细胞类型中该配受体是否特异，考虑了细胞类型内部和细胞类型之间
      - 首先确定关键配受体在指定细胞类型内特异(与该细胞类型内其他基因比)
        
        step1：确定统计量为基因在该细胞类型的平均表达(A)
        
        step2：该cluster所有基因随机置换细胞标签==>计算统计量(B)(考虑细胞个数)==>置换1000次得到0分布拟合成正态分布
        
        step3：计算P值，使用零分布和关键基因计算P。,A>90%的随机基因则该基因显著高表达
        
        step3：配受体多个亚基，则取step3几何平均值
      - 然后确定该配受体对在指定细胞类型内特异(与其他细胞类型比)
    - intracellular signaling
      
      image.png
      - 依据数据库建立graph,计算受体与转录因子挂链得分
      - 计算cluster中转录因子活化分数
      - 得到该cluster中受体与转录因子组合的分数==>综合得分
    - Functional characterization of cellular response(暂不重点说明)
    - 算法步骤参考资料：YouTube(scSeqComm)
Permutation test在cellphoneDB应用
- 目的：该配受体是否在细胞类型中特异
  
  image.png
  
  image.png
  
  image.png
  - step1：细胞类型标签随机置换，计算统计量，得到零分布
  - step2：计算关键配受体统计量
  - step3：比较零分布与关键配受体统计量，得到该配受体是否在细胞类型中特异

基于共表达方法(CCI methods)

基于计算方式分为三类

sum based
product based
correlation based

sum based

基于配受体表达和的计算，来推断CCI
- CellCall：基于配受体表达的欧式范数
  
  image.png
  - 某个细胞类型配体和受体计算：自己选择分位数(默认使用平均表达值)作为该基因在该细胞类型中表达，多个亚基适用几何平均数
  - 配受体两个量综合计算：基于表达使用softmax将表达值做归一化转换为概率形式，强调相对重要性(可放大高值，抑制低值)，将值映射到(0,1)区间
    
    image.png
  - 最终配受体强度时，配受体使用欧式范数计算
    
    image.png
- CytoTalk：处理后配体和受体表达的算术平均数
  
  image.png
  - eiA：零假设genei的表达，sA：细胞类型A所有基因表达和，sm：细胞类型m所有基因表达