探索单细胞转录组学的新维度:scVelo

探索单细胞转录组学的新维度:scVelo

项目地址:https://gitcode.com/gh_mirrors/sc/scvelo

是一个开源Python库,专为单细胞转录组学数据分析提供了一种全面且强大的工具。该项目由Theis实验室维护,旨在帮助生物医学研究者理解和解析复杂细胞群体的动力学和动态变化。

项目简介

scVelo结合了速度估计和流形学习的技术,以揭示单细胞数据中的细胞状态转变过程、分化路径和时序信息。它主要用于单细胞RNA测序(scRNA-seq)数据的预处理、质量控制、特征选择、低维嵌入、细胞状态轨迹重建等任务。

技术分析

  1. 速度估计:scVelo利用一种称为“即时速度”的概念,可以估算每个细胞沿着发育或疾病进程的速度,这在理解细胞命运决定因素方面非常有价值。
  2. 流形学习:通过UMAP(Uniform Manifold Approximation and Projection)或其他降维方法,scVelo能够在保持数据拓扑结构的同时将高维数据映射到二维或三维空间,便于可视化和解释。
  3. 时间推断:该库提供了对细胞发展顺序的建模,即使在缺乏时间标签的数据中也能进行,从而揭示潜在的时间序列。
  4. 稳健的统计框架:scVelo基于scanpy库构建,提供了一个稳定的统计分析框架,支持大规模数据集的高效处理。

应用场景

  • 细胞状态探索:scVelo可以帮助研究人员识别并分类不同的细胞类型,并理解它们之间的相互关系。
  • 疾病模型建立:在癌症和其他疾病的研究中,它可以揭示疾病进展过程中的细胞状态演变。
  • 药物筛选:通过分析药物处理后的细胞群体,scVelo可以提供关于药物作用机制的见解。
  • 发育生物学:有助于描绘胚胎发育或组织再生的过程。

特点

  • 易用性:scVelo有一个直观的API设计,方便使用者导入数据、运行分析和生成可视化结果。
  • 灵活性:与多个流行的数据分析框架兼容,如Seurat, scanpy, 或AnnData,允许用户灵活地集成现有工作流程。
  • 社区驱动:活跃的开发团队和支持社区不断更新和改进代码,以适应最新的技术和科研需求。
  • 可扩展性:scVelo的模块化设计使得添加新功能或自定义分析变得简单。

结论

scVelo是一个强大而富有创新的工具,对于希望通过单细胞转录组学深入理解生物系统的人来说,无疑是一个宝贵的资源。无论你是初学者还是经验丰富的生物信息学家,scVelo都能为你提供有效的解决方案,进一步推动你的研究。现在就访问,开始您的单细胞数据探索之旅吧!

scvelo RNA Velocity generalized through dynamical modeling 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/sc/scvelo

创作声明:本文部分内容由AI辅助生成(AIGC),仅供参考

# 为了避免噪音,我们强烈建议去除线粒体基因 # find mitochondria-encoded (MT) genes adata_st.var['MT_gene'] = [gene.startswith('mt-') for gene in adata_st.var.index] # remove MT genes for spatial mapping (keeping their counts in the object) adata_st.obsm['MT'] = adata_st[:, adata_st.var['MT_gene'].values].X.toarray() adata_st = adata_st[:, ~adata_st.var['MT_gene'].values] adata_st.var_names_make_unique() order = adata_ref.obs.index.tolist() first_column_name = meta.columns[0] df1_sorted = meta.set_index(first_column_name).loc[order].reset_index() adata_ref.obs['cell_type'] = df1_sorted.iloc[:, 1].tolist() adata_ref.obs # 默认参数cell_count_cutoff=5,cell_percentage_cutoff2=0.03,nonz_mean_cutoff=1.12比较合适,但是用户可以增加截断值以排除更多的基因。为了保留罕见细胞类型的标记基因,作者建议将cell_count_cutoff设置为较低的值,例如5,但是cell_percentage_cutoff2和nonz_mean_cutoff可以适当增加,可以控制在8,000至16,000个基因。 selected = filter_genes(adata_ref, cell_count_cutoff=5, cell_percentage_cutoff2=0.03, nonz_mean_cutoff=1.12) # filter the object adata_ref = adata_ref[:, selected].copy() # prepare anndata for the regression model cell2location.models.RegressionModel.setup_anndata(adata=adata_ref, # batch_key='orig.ident', # 10X reaction / sample / batch labels_key='cell_type' # cell type, covariate used for constructing signatures #categorical_covariate_keys=['Method'] # multiplicative technical effects (platform, 3' vs 5', donor effect) ) mod = RegressionModel(adata_ref) mod.view_anndata_setup() mod.train(max_epochs=2500, train_size=1) mod.plot_history(20) # In this section, we export the estimated cell abundance (summary of the posterior distribution). adata_ref = mod.export_posterior( adata_ref, sample_kwargs={'num_samples': 1000, 'batch_size': 2500} ) # Save model mod.save(save_file+"/reference_signatures/", overwrite=True) # Save anndata object with results adata_ref.write(save_file+"/sc_cell2location.h5ad") #模型和输出的h5ad加载: adata_ref = sc.read_h5ad(save_file+"/sc_cell2location.h5ad") mod = cell2location.models.RegressionModel.load(save_file+"/reference_signatures/", adata_ref) adata_ref = mod.export_posterior( adata_ref, use_quantiles=True, # choose quantiles add_to_varm=["q05","q50", "q95", "q0001"], sample_kwargs={'batch_size': 2500} ) # export estimated expression in each cluster if 'means_per_cluster_mu_fg' in adata_ref.varm.keys(): inf_aver = adata_ref.varm['means_per_cluster_mu_fg'][[f'means_per_cluster_mu_fg_{i}' for i in adata_ref.uns['mod']['factor_names']]].copy() else: inf_aver = adata_ref.var[[f'means_per_cluster_mu_fg_{i}' for i in adata_ref.uns['mod']['factor_names']]].copy() inf_aver.columns = adata_ref.uns['mod']['factor_names'] inf_aver.iloc[0:5, 0:15] intersect = np.intersect1d(adata_st.var_names, inf_aver.index) adata_st = adata_st[:,intersect].copy() inf_aver = inf_aver.loc[intersect, :].copy() cell2location.models.Cell2location.setup_anndata(adata=adata_st) 帮我注释代码然后检查代码是否有问题
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