Seurat3.0 整合与标签转换

整合与标签转换

Integration and Label Transfer

1.描述在预印版上的方法

组装多种scRNA数据集到一种

Assembly of multiple distinct scRNA-seq datasets into an integrated reference

转换标签

Transfer of cell type labels from a reference dataset onto a new query dataset

样本

human pancreatic islet cell datasets

CelSeq (GSE81076) CelSeq2 (GSE85241), Fluidigm C1 (GSE86469), and SMART-Seq2 (E-MTAB-5061)

提供了一个合并的raw data矩阵和metadata文件
install.packages("Seurat")
把很多命令做了个汇总
数据集预处理

载入表达量和metadata矩阵,metadata包含了

library(Seurat)
pancreas.data <- readRDS(file = "../data/pancreas_expression_matrix.rds")

metadata <- readRDS(file = "../data/pancreas_metadata.rds")
image.png
metadata

metadata包含了,细胞 以及对应的分组和celltype

为了重构参考,鉴定各个数据集的 'anchor',将合并的object分割成单个

pancreas <- CreateSeuratObject(counts = pancreas.data, meta.data = metadata)
pancreas.list <- SplitObject(object = pancreas, split.by = "tech")

在找'anchor'之前,进行标准的预处理(取对数进行标准化),并且对每个'anchor'单独识别变量

找最高变的2000个基因

for (i in 1:length(x = pancreas.list)) {    
pancreas.list[[i]] <- NormalizeData(object = pancreas.list[[i]], verbose = FALSE)    
pancreas.list[[i]] <- FindVariableFeatures(object = pancreas.list[[i]], selection.method = "vst",  nfeatures = 2000, verbose = FALSE)
}

默认采用2000个VariableFeatures寻找anchors

整合3个胰岛细胞数据集

接着使用 FindIntegrationAnchors这个函数鉴定anchors,需要用到Seurat objects作为输入,文档这里的例子用3个样本的Seurat objects整合成一个

  • 这里用到的都是默认的参数,比如数据集的维度用30,自己也可以尝试更大的范围,比如10到50之间的值
reference.list <- pancreas.list[c("celseq", "celseq2", "smartseq2")]
pancreas.anchors <- FindIntegrationAnchors(object.list = reference.list, dims = 1:30)
image.png

IntegrateData函数处理上一步的anchors,得到一个Seurat对象
这个对象包含了所有细胞的表达量矩阵,可以进行下游分析

pancreas.integrated <- IntegrateData(anchorset = pancreas.anchors, dims = 1:30)
pancreas.integrated

pancreas.integrated 的内容


pancreas.integrated

在运行IntegrateData后,Seurat对象包含了一个有表达量矩阵的新Assay。 原始(未校正的值)仍存储在“RNA”分析中的对象中,我们可以进行来回切换。

然后我们可以使用这个新的集成矩阵进行下游分析和可视化。 在这里,我们扩展集成数据,运行PCA,并使用UMAP可视化结果。 集成数据集按cell 类型而不是cluster。

library(ggplot2)
library(cowplot)
# 切换到 integrated assay. 
# IntegrateData
DefaultAssay(object = pancreas.integrated) <- "integrated"

# 进行可视化和聚类
pancreas.integrated <- ScaleData(object = pancreas.integrated, verbose = FALSE)
pancreas.integrated <- RunPCA(object = pancreas.integrated, npcs = 30, verbose = FALSE)
pancreas.integrated <- RunUMAP(object = pancreas.integrated, reduction = "pca", dims = 1:30)

p1 <- DimPlot(object = pancreas.integrated, reduction = "umap", group.by = "tech")
p2 <- DimPlot(object = pancreas.integrated, reduction = "umap", group.by = "celltype", label = TRUE, 
    repel = TRUE) + NoLegend()
plot_grid(p1, p2)
image.png

使用整合的reference 进行细胞类型分类

Seurat v3 also supports the projection of reference data (or meta data) onto a query object. While many of the methods are conserved (both procedures begin by identifying anchors), there are two important distinctions between data transfer and integration:

In data transfer, Seurat does not correct or modify the query expression data.
In data transfer, Seurat has an option (set by default) to project the PCA structure of a reference onto the query, instead of learning a joint structure with CCA. We generally suggest using this option when projecting data between scRNA-seq datasets.
After finding anchors, we use the TransferData function to classify the query cells based on reference data (a vector of reference cell type labels). TransferData returns a matrix with predicted IDs and prediction scores, which we can add to the query metadata.

pancreas.query <- pancreas.list[["fluidigmc1"]]
pancreas.anchors <- FindTransferAnchors(reference = pancreas.integrated, query = pancreas.query, 
    dims = 1:30)
predictions <- TransferData(anchorset = pancreas.anchors, refdata = pancreas.integrated$celltype, 
    dims = 1:30)
pancreas.query <- AddMetaData(object = pancreas.query, metadata = predictions)

这一步处理后,query metadata的信息

image.png

pancreas.query$prediction.match <- pancreas.query$predicted.id == pancreas.query$celltype
table(pancreas.query$prediction.match)

##
## FALSE TRUE
## 16 622

image.png

因为我们从完整的综合分析中获得了原始标签注释,所以我们可以评估我们预测的细胞类型注释与完整参考的匹配程度。 在这个例子中,我们发现细胞类型分类有很高的一致性,超过97%的细胞被正确标记。

image.png

为了进一步验证这一点,我们可以检查特定胰岛细胞群的一些经典细胞类型标记。 请注意,即使这些细胞类型中的一些仅由一个或两个细胞(例如ε细胞)表示,我们仍然能够正确地对它们进行分类。

VlnPlot(pancreas.query, c("REG1A", "PPY", "SST", "GHRL", "VWF", "SOX10"), group.by = "predicted.id")
image.png
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
平台声明:文章内容(如有图片或视频亦包括在内)由作者上传并发布,文章内容仅代表作者本人观点,简书系信息发布平台,仅提供信息存储服务。
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 230,247评论 6 543
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 99,520评论 3 429
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 178,362评论 0 383
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 63,805评论 1 317
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 72,541评论 6 412
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 55,896评论 1 328
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 43,887评论 3 447
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 43,062评论 0 290
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 49,608评论 1 336
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 41,356评论 3 358
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 43,555评论 1 374
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 39,077评论 5 364
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 44,769评论 3 349
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 35,175评论 0 28
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 36,489评论 1 295
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 52,289评论 3 400
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 48,516评论 2 379

推荐阅读更多精彩内容