单细胞处理笔记(个人)

library(Seurat)
library(dplyr)
library(magrittr)
library(patchwork)
library(hdf5r)
library(tidyverse)
model.data <- Read10X(data.dir = "/home/jaa20/bak/jaa20/model/Model/outs/count/filtered_feature_bc_matrix")
XHP10W.data <- Read10X(data.dir = "/home/jaa20/bak/jaa20/XHP10W/XHP10W/outs/count/filtered_feature_bc_matrix")

创建Seurat对象

使用CreateSeuratObject函数创建Seurat对象,这里要求细胞中基因数目不能小于200,且基因至少在三个细胞中有表达,否则过滤掉

model_f <- CreateSeuratObject(counts = model.data, project = "modelf", min.cells = 3, min.features = 200)
XHP10W_f <- CreateSeuratObject(counts = XHP10W.data, project = "XHP10Wf", min.cells = 3, min.features = 200)

Seurat对象就是一个S4类,里面装着单细胞数据集,如count矩阵、细胞矩阵、聚类信息都存储在这个容器中。

model_f[["percent.mt"]] <- PercentageFeatureSet(model_f, pattern = "^MT-")
VlnPlot(model_f, features = c("nFeature_RNA", "nCount_RNA", "percent.mt"), ncol = 3)
XHP10W_f[["percent.mt"]] <- PercentageFeatureSet(XHP10W_f, pattern = "^MT-")
VlnPlot(XHP10W_f, features = c("nFeature_RNA", "nCount_RNA", "percent.mt"), ncol = 3)

我们过滤具有超过2500或少于200个基因计数的细胞,同时过滤掉线粒体比例超过5%的细胞。

model_f1 <- subset(model_f, subset = nFeature_RNA > 200 & nFeature_RNA < 2500 & percent.mt < 5)
XHP10W_f1 <- subset(XHP10W_f, subset = nFeature_RNA > 200 & nFeature_RNA < 2500 & percent.mt < 5)

下一步是标准化数据。默认情况下,我们使用“lognormalize”全局缩放的归一化方法,通过总表达值对每个细胞的基因表达值归一化,并将其乘以缩放因子(默认为10,000),最后对结果进行对数变换

model_f1 <- NormalizeData(model_f1, normalization.method = "LogNormalize", scale.factor = 10000)
XHP10W_f1 <- NormalizeData(XHP10W_f1, normalization.method = "LogNormalize", scale.factor = 10000)

计算数据集中表现出高细胞间差异的基因子集(即,它们在一些细胞中高表达,而在另一些细胞中低表达)。使用均值与方差之间的关系,来挑选高变基因,在下游分析中关注这些基因有助于突出单细胞数据集中的生物信号。默认情况下,每个数据集选择2000个高变异基因用于下游分析。

model_f1 <- FindVariableFeatures(model_f1, selection.method = "vst", nfeatures = 2000)
XHP10W_f1 <- FindVariableFeatures(XHP10W_f1, selection.method = "vst", nfeatures = 2000)
model_f1 <- ScaleData(model_f1)
XHP10W_f1 <- ScaleData(XHP10W_f1)

VlnPlot(model_f1,

features = c("nFeature_RNA", "nCount_RNA", "percent.mt","percent.HB"),

cols =rainbow(col.num),

pt.size = 0.1,

ncol = 4) +

theme(axis.title.x=element_blank(), axis.text.x=element_blank(), axis.ticks.x=element_blank())

VlnPlot(XHP10W_f1,

features = c("nFeature_RNA", "nCount_RNA", "percent.mt","percent.HB"),

cols =rainbow(col.num),

pt.size = 0.1,

ncol = 4) +

theme(axis.title.x=element_blank(), axis.text.x=element_blank(), axis.ticks.x=element_blank())

上一步找到的高变基因,常常会包含一些细胞周期相关基因。它们会导致细胞聚类发生一定的偏移,即相同类型的细胞在聚类时会因为细胞周期的不同而分开。

细胞周期评分

g2m_genes_model = cc.genesg2m.genes g2m_genes_model = CaseMatch(search = g2m_genes_model, match = rownames(model_f1)) s_genes_model = cc.geness.genes
s_genes_model = CaseMatch(search = s_genes_model, match = rownames(model_f1))
model_f1 <- CellCycleScoring(object=model_f1, g2m.features=g2m_genes_model, s.features=s_genes_model)

查看细胞周期基因对细胞聚类的影响

model_f1a <- RunPCA(model_f1, features = c(s_genes_model, g2m_genes_model))
p_model <- DimPlot(model_f1a, reduction = "pca", group.by = "Phase")
ggsave("p_model_pca.png", p_model, width = 8, height = 6)

如果需要消除细胞周期的影响

model_f11 <- ScaleData(model_f1, vars.to.regress = c("S.Score", "G2M.Score"), features = rownames(model_f1))

g2m_genes_model = cc.genes$g2m.genes

g2m_genes_model = CaseMatch(search = g2m_genes_model, match = rownames(model_f11))

s_genes_model = cc.genes$s.genes

s_genes_model = CaseMatch(search = s_genes_model, match = rownames(model_f11))

model_f11 <- CellCycleScoring(object=model_f1, g2m.features=g2m_genes_model, s.features=s_genes_model)

##查看细胞周期基因对细胞聚类的影响

model_f11a <- RunPCA(model_f11, features = c(s_genes_model, g2m_genes_model))

p_model1 <- DimPlot(model_f11a, reduction = "pca", group.by = "Phase")

ggsave("p_model1_pca.png", p_model1, width = 8, height = 6)

g2m_genes_XHP10W = cc.genesg2m.genes g2m_genes_XHP10W = CaseMatch(search = g2m_genes_XHP10W, match = rownames(XHP10W_f1)) s_genes_XHP10W = cc.geness.genes
s_genes_XHP10W = CaseMatch(search = s_genes_XHP10W, match = rownames(XHP10W_f1))
XHP10W_f1 <- CellCycleScoring(object=XHP10W_f1, g2m.features=g2m_genes_XHP10W, s.features=s_genes_XHP10W)

查看细胞周期基因对细胞聚类的影响

XHP10W_f1a <- RunPCA(XHP10W_f1, features = c(s_genes_XHP10W, g2m_genes_XHP10W))
p_XHP10W <- DimPlot(XHP10W_f1a, reduction = "pca", group.by = "Phase")
ggsave("p_XHP10W_pca.png", p_XHP10W, width = 8, height = 6)

如果需要消除细胞周期的影响

XHP10W_f11 <- ScaleData(XHP10W_f1, vars.to.regress = c("S.Score", "G2M.Score"), features = rownames(XHP10W_f1))

g2m_genes_XHP10W = cc.genes$g2m.genes

g2m_genes_XHP10W = CaseMatch(search = g2m_genes_XHP10W, match = rownames(XHP10W_f11))

s_genes_XHP10W = cc.genes$s.genes

s_genes_XHP10W = CaseMatch(search = s_genes_XHP10W, match = rownames(XHP10W_f11))

XHP10W_f11 <- CellCycleScoring(object=XHP10W_f1, g2m.features=g2m_genes_XHP10W, s.features=s_genes_XHP10W)

##查看细胞周期基因对细胞聚类的影响

XHP10W_f11a <- RunPCA(XHP10W_f11, features = c(s_genes_model, g2m_genes_XHP10W))

p_XHP10W1 <- DimPlot(XHP10W_f11a, reduction = "pca", group.by = "Phase")

ggsave("p_XHP10W1_pca.png", p_XHP10W1, width = 8, height = 6)

单细胞转录组基础分析三:降维与聚类 (qq.com)

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