你一定好奇细胞间是怎样沟通的吧!!!SingleCellSignalR包,带你深入细胞信号传导,揭示细胞间的相互作用!

学术   2024-11-11 19:02   上海  

大家准备好了吗?今天果叔要向大家介绍的是一个让单细胞转录组数据分析变得轻松有趣的神奇工具——SingleCellSignalR包!同学们都知道,随着单细胞技术的发展,我们希望更深入地了解细胞的多样性和功能,而SingleCellSignalR为我们提供了一个完整的分析框架。使用它,我们不仅可以进行聚类分析、细胞信号分析和细胞间网络分析,还可以可视化工具直观地展示细胞间的信号传导关系,简直就是细胞研究的“顶级装备”。
在本文中,我们将学习如何使用SingleCellSignalR包进行细胞间信号传导通路分析。通过安装包、示例数据处理、细胞分类、信号分析和网络分析,我们将全面掌握该工具包的使用方法。相信我,SingleCellSignalR包将成为你在细胞信号传导通路分析中的得力助手,让我们一起开始令人兴奋的单细胞转录组数据分析之旅吧!        

 

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SingleCellSignalR包介绍
SingleCellSignalR是一个用于分析单细胞转录组数据的R包,专门用于研究细胞间信号传导网络。该包提供了一系列功能,包括聚类分析、细胞信号分析和细胞间网络分析等。通过SingleCellSignalR,用户可以对单细胞数据进行聚类,识别不同细胞群落,并研究其在信号传导网络中的相互作用。该包还提供了可视化工具,帮助用户更直观地理解细胞间的信号传导关系。通过使用SingleCellSignalR,研究人员可以更全面地理解细胞间信号传导网络的复杂性,从而为未来的生物医学研究提供重要的参考和指导。    

 

SingleCellSignalR包安装
需要R语言版本为4.3,在控制台中输入以下命令:
if (!require("BiocManager", quietly = TRUE))    install.packages("BiocManager ")BiocManager::install("SingleCellSignalR") # 在BiocManager环境下安装SingleCellSignalR查看是否安装成功packageVersion("SingleCellSignalR") # 查看SingleCellSignalR版本
   
显示为1.14.0版本,则表示已经成功安装了SingleCellSignalR包。
进行细胞间信号传导通路分析,除了需要安装SingleCellSignalR包外,还需要安装SIMLR包和edgeR包,可使用以下命令进行安装:
BiocManager::install("SIMLR") # 在BiocManager环境下安装SIMLRBiocManager::install("edgeR") # 在BiocManager环境下安装edgeR     

SingleCellSignalR包使用示例
载入需要的包:
library(SingleCellSignalR) # 载入SingleCellSignalR包library(SIMLR) # 载入SIMLR包library(edgeR) # 载入edgeR包
载入数据:
本文采用SingleCellSignalR包附带的示例数据进行细胞信号通路传导分析演示,同学们可以替换为自己的数据,按照下面的分析流程,一步步进行分析。
data(example_dataset, package = "SingleCellSignalR") # 提取example_dataset示例数据data = example_dataset # 赋值给data    genes = data$genes # 基因单独提取rownames(data) = genes # 给数据赋值行名data = data[,-1] # 删除第一列
数据处理:
接下来,我们将标准化后的数据提交给聚类算法,以识别细胞亚群。
对数据进行聚类
clust <- clustering(data = data, n.cluster = 4, n = 10, method = "simlr", write = FALSE, pdf = FALSE)# 执行聚类分析,将输入数据进行聚类,设置簇数为4,迭代次数为10,使用simlr方法,不将结果写入文件,不生成PDF文件
对细胞进行分类,本文采用免疫细胞作为示例。
class <- cell_classifier(data = data, genes = rownames(data), markers = markers(c("immune")), tsne = clust$TSNE, plot.details = TRUE, write = FALSE)# 输入数据、基因名称、标记物、使用的t-SNE结果、是否绘制详细图、是否将结果写入文件
输出结果为下:
可知共得到六个细胞分类,如下:
Cluster 1 - T细胞(T-cells): 这个簇中包含了123个T细胞。    
Cluster 2 - B细胞(B-cells): 这个簇中包含了35个B细胞。
Cluster 3 -巨噬细胞(Macrophages): 这个簇中包含了69个巨噬细胞。
Cluster 4 - 细胞毒性细胞(Cytotoxic cells): 这个簇中包含了118个细胞毒性细胞。
Cluster 5 - 中性粒细胞(Neutrophils): 这个簇中包含了38个中性粒细胞。
Cluster 6 - 未定义类型(undefined): 这个簇中包含了17个细胞,但它们的类型未定义或未知。
定义聚类向量和聚类名称
cluster <- class$cluster   # 从class对象中提取聚类结果向量c.names <- class$c.names   # 从class对象中提取聚类名称移除未定义细胞data <- data[, cluster != max(cluster)]   # 从数据中移除聚类结果为最大值的列tsne <- clust$`t-SNE`[cluster != max(cluster), ]   # 从t-SNE结果中移除对应未定义细胞的行c.names <- c.names[-max(cluster)]   # 移除未定义细胞对应的聚类名称cluster <- cluster[cluster != max(cluster)]   # 移除未定义细胞对应的聚类向量值
细胞信号传导通路分析:    
执行聚类分析
clust.ana <- cluster_analysis(data = data, genes = rownames(data), cluster = cluster, c.names = c.names, write = FALSE) # 聚类分析执行细胞信号分析signal <- cell_signaling(data = data, genes = genes, cluster = cluster, c.names = c.names, write = FALSE) # 信号分析执行细胞间网络分析inter.net <- inter_network(data = data, signal = signal, genes = genes, cluster = cluster, write = FALSE) # 细胞间网络分析以上三个命令运行时间较长,请同学们耐心等待。visualize_interactions(signal) # 查看细胞间信号分析结果
显示如下图:    
输入一下命令单独查看B细胞和T细胞之间以及B细胞和巨噬细胞之间的信号调节通路
visualize_interactions(signal, show.in=c(1,6))
结果如下图:    
根据图示,可以看出B细胞和T细胞之间以及B细胞和巨噬细胞之间存在多种信号调节关系。这些信号调节关系可能涉及多种信号分子、信号通路和细胞间相互作用,包括激活、抑制、信号传导和调节等多种方式。这些信号调节关系的存在表明不同类型的细胞之间在免疫应答和细胞间相互作用中扮演着重要的角色,通过这些信号调节关系,不同类型的细胞可以相互影响、协调行动,共同参与免疫调节和炎症过程。
         

 

以上就是对SingleCellSignalR包的全部介绍了,SingleCellSignalR包作为一个强大的工具,为细胞信号传导通路分析提供了便捷而高效的解决方案。通过该包,我们可以快速准确地识别细胞亚群、分类细胞类型,并深入探索细胞间的信号传导机制。在学习使用SingleCellSignalR包的过程中,我们不仅可以进行聚类分析、信号分析和网络分析,更能够通过可视化结果直观地了解细胞间的相互作用和信号调节通路。这不仅有助于我们深入理解细胞的功能和调控机制,也为进一步的研究和探索提供了重要线索和方向。果叔希望大家可以深入学习和应用SingleCellSignalR包,挖掘细胞的奥秘,探索生物学的未知领域,为科学进步贡献自己的力量!    
         

 

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