Cellranger故障排除

本文介绍了在使用Cellranger过程中遇到的一个常见错误:“[runtime] (failed) ID.***.SC_RNA_COUNTER_CS.SC_RNA_COUNTER.CHEMISTRY_DETECTOR.DETECT_CHEMISTRY”。通过排查文件及参考基因组数据,最终定位到数据缺失问题,并给出了解决方案。

Cellranger 运行不久,即出现“[runtime] (failed) ID.***.SC_RNA_COUNTER_CS.SC_RNA_COUNTER.CHEMISTRY_DETECTOR.DETECT_CHEMISTRY”

然后终止。

考虑到前不久刚正常运行过的文件也出现此现象,故排查:

文件没有问题。

查阅相关信息发现,此阶段主要是在调用参考基因组,因此检查了一下参考基因组,发现数据缺失了几兆。

重新改过命令即正常。

<think>我们正在讨论如何使用Cell Ranger进行测序数据的预处理。Cell Ranger是10x Genomics公司开发的用于分析单细胞RNA测序数据的软件套件。它能够处理原始测序数据(FASTQ文件)并生成基因表达矩阵。以下是如何使用Cell Ranger进行预处理的详细步骤: ### 1. **安装Cell Ranger** 首先,从10x Genomics官网下载并安装Cell Ranger。需要注册账户并同意许可协议。安装步骤包括: ```bash # 下载(示例版本,请替换为实际下载链接) wget https://cf.10xgenomics.com/releases/cell-exp/cellranger-7.1.0.tar.gz # 解压 tar -xzvf cellranger-7.1.0.tar.gz # 添加到环境变量 export PATH=/path/to/cellranger-7.1.0:$PATH ``` ### 2. **准备参考基因组** Cell Ranger需要与物种对应的参考基因组。可以从10x Genomics官网下载预构建的参考基因组,或使用`cellranger mkref`自定义构建: ```bash # 下载人类参考基因组(示例) wget https://cf.10xgenomics.com/supp/cell-exp/refdata-gex-GRCh38-2020-A.tar.gz tar -xzvf refdata-gex-GRCh38-2020-A.tar.gz # 或自定义构建 cellranger mkref --genome=GRCh38 \ --fasta=GRCh38.fa \ --genes=genes.gtf ``` ### 3. **组织测序数据** 确保FASTQ文件符合Cell Ranger的命名规范。例如: ``` Sample1/ ├── Sample1_S1_L001_R1_001.fastq.gz ├── Sample1_S1_L001_R2_001.fastq.gz ├── Sample1_S1_L002_R1_001.fastq.gz └── Sample1_S1_L002_R2_001.fastq.gz ``` ### 4. **运行`cellranger count`** 对单个样本进行比对、过滤和基因计数: ```bash cellranger count --id=Sample1_output \ --transcriptome=/path/to/refdata-gex-GRCh38-2020-A \ --fastqs=/path/to/Sample1 \ --sample=Sample1 \ --localcores=8 \ --localmem=64 ``` - `--id`:输出目录名 - `--transcriptome`:参考基因组路径 - `--fastqs`:FASTQ文件所在目录 - `--sample`:样本名前缀(匹配FASTQ文件名) - `--localcores`和`--localmem`:指定计算资源 ### 5. **输出结果解读** 运行完成后,输出目录包含: - `outs/raw_feature_bc_matrix/`:原始基因表达矩阵 - `outs/filtered_feature_bc_matrix/`:过滤后的基因表达矩阵(推荐使用) - `outs/web_summary.html`:质控报告(包括测序质量、细胞数等) ### 6. **多样本整合(可选)** 若有多个样本,先用`cellranger count`分别处理,再用`cellranger aggr`整合: ```bash cellranger aggr --id=combined \ --csv=aggr.csv # CSV文件列出各样本路径 ``` ### 关键注意事项: 1. **命名规范**:FASTQ文件名必须包含样本名和`R1`/`R2`(如`Sample1_S1_L001_R1_001.fastq.gz`)[^2]。 2. **资源要求**:人类基因组分析需约32GB内存和8核CPU,大型数据需更多资源。 3. **质量控制**:务必检查`web_summary.html`中的质控指标: - 有效测序数据占比(>80%) - 中位基因数/细胞(>1000) - 线粒体基因占比(<10%) ### 下游分析 将`filtered_feature_bc_matrix`导入R/Seurat进行后续分析: ```r library(Seurat) data <- Read10X("filtered_feature_bc_matrix") seurat_obj <- CreateSeuratObject(counts = data) ``` ### 常见问题解决 - **内存不足**:增加`--localmem`或使用集群模式。 - **文件命名错误**:使用`cellranger mkfastq`转换原始bcl文件。 通过以上步骤,用户可完成从原始FASTQ到基因表达矩阵的预处理流程,为单细胞分析奠定基础[^1]。 §§相关问题§§ 1. Cell Ranger处理单细胞数据时如何确定最佳细胞数? 2. 如何解读Cell Ranger生成的`web_summary.html`报告? 3. 使用Cell Ranger比对人类和小鼠混合样本时需要注意什么? 4. 如何自定义参考基因组进行病毒序列检测? 5. Cell Ranger与STARsolo在单细胞数据处理上有何区别?</think>### 如何使用Cell Ranger进行测序数据预处理 Cell Ranger是10x Genomics官方提供的单细胞测序数据分析套件,专为处理Chromium系统生成的fq数据设计。以下是完整预处理流程: #### 一、准备工作 1. **安装Cell Ranger** ```bash # 下载最新版(需官网注册) wget https://cf.10xgenomics.com/releases/cell-exp/cellranger-7.1.0.tar.gz tar -xzvf cellranger-7.1.0.tar.gz export PATH=/path/to/cellranger-7.1.0:$PATH ``` 2. **准备参考基因组** ```bash # 下载预构建索引(人类示例) wget https://cf.10xgenomics.com/supp/cell-exp/refdata-gex-GRCh38-2020-A.tar.gz tar -xzvf refdata-gex-GRCh38-2020-A.tar.gz ``` #### 二、核心处理流程 ```bash cellranger count \ --id=Sample1 \ # 输出目录名 --transcriptome=/path/to/refdata-gex-GRCh38-2020-A \ # 参考基因组 --fastqs=/path/to/fastq_dir \ # 包含fq文件的目录 --sample=Sample1 \ # 匹配fq文件名前缀 --localcores=16 \ # CPU核心数 --localmem=64 # 内存(GB) ``` #### 三、关键参数说明 | 参数 | 作用 | 推荐值 | |------|------|--------| | `--chemistry` | 试剂版本 | auto(自动检测) | | `--expect-cells` | 预期细胞数 | 根据实验设计 | | `--include-introns` | 包含内含子 | true(核RNA分析) | | `--nosecondary` | 跳过下游分析 | 快速模式使用 | #### 四、输出结果解读 处理完成后在`Sample1/outs`目录生成: 1. **质量控制报告** `web_summary.html`包含: - 测序质量分布图 - 有效细胞数估计 - 中位基因/细胞 - 线粒体基因比例 ```bash # 直接查看报告 firefox Sample1/outs/web_summary.html ``` 2. **基因表达矩阵** `filtered_feature_bc_matrix/`包含: - `barcodes.tsv.gz`:细胞条形码 - `features.tsv.gz`:基因ID - `matrix.mtx.gz`:稀疏表达矩阵 #### 五、下游R分析准备 在R中加载结果: ```r library(Seurat) data <- Read10X("Sample1/outs/filtered_feature_bc_matrix") seurat_obj <- CreateSeuratObject(counts = data, project = "scRNA", min.cells = 3) ``` #### 六、最佳实践建议 1. **数据组织规范** ``` project_dir/ ├── refdata/ # 参考基因组 ├── fastq/ # 原始数据 │ ├── Sample1_S1_L001_R1_001.fastq.gz │ └── Sample1_S1_L001_R2_001.fastq.gz └── analysis/ # 输出目录 ``` 2. **质量控制阈值** - 有效细胞数:>80%预期细胞数 - 中位基因数:>1000基因/细胞 - 线粒体比例:<10%(哺乳动物)[^1] 3. **多样本整合** 使用`cellranger aggr`合并多个样本: ```bash cellranger aggr --id=combined \ --csv=samples.csv # 包含各样本路径 ``` #### 七、故障排除 - **内存不足**:增加`--localmem`或使用集群模式 - **文件命名错误**:确保fq文件名包含`_R1_`/`_R2_`标识 - **低质量数据**:检查`web_summary.html`中的Q30分数(应>85%)[^2] > 通过此流程,用户可将原始fq数据转化为标准基因表达矩阵,为后续细胞聚类、差异表达等分析奠定基础[^1]。
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