VoltRon项目中的Xenium与Visium数据转换问题解析

VoltRon项目中的Xenium与Visium数据转换问题解析

背景介绍

VoltRon是一个用于空间转录组数据分析的强大工具包，它支持多种空间组学技术数据的整合与分析。在实际应用中，研究人员经常需要将不同平台（如Xenium和Visium）获得的数据进行整合和转换。本文重点讨论VoltRon中Xenium到Visium数据转换过程中的关键问题和技术细节。

数据转换的核心机制

VoltRon通过transferData函数实现不同空间组学平台间的数据转换。在最新版本中，该功能的工作流程得到了优化：

1. 空间数据注册：使用registerSpatialData函数注册空间数据时，系统会自动将主空间坐标系设置为注册后的坐标系。这一改进消除了之前版本中需要手动指定注册坐标系的麻烦。

2. 坐标系统管理：注册后，Xenium数据集将拥有两个坐标系统：原始坐标(main)和注册后的坐标(main_reg)，而Visium数据集由于只有一个坐标系统，将保持原始坐标不变。

3. 可视化验证：用户可以通过vrSpatialFeaturePlot函数验证数据转换结果，并通过background参数在不同坐标系统间切换查看。

常见问题与解决方案

1. 部分Visium斑点缺失问题

在数据转换过程中，用户可能会发现Visium_pseudo输出仅覆盖部分图像区域。这通常由以下原因导致：

• 空间覆盖差异：只有与Xenium细胞重叠的Visium斑点会被包含在转换结果中。由于两种技术的空间分辨率不同，自然会有部分区域无法完全对应。

• Visium芯片设计限制：标准Visium芯片的斑点阵列无法完全覆盖整个组织区域，这是技术本身的物理限制。

解决方案：

• 使用crop = TRUE参数可以裁剪Visium斑点的覆盖范围，获得更精确的可视化结果。
• 确保在注册时正确指定了参考图像(Visium H&E)和查询图像(Xenium DAPI)的角色。

2. 坐标系统警告信息

旧版本中可能出现的"There are no registered spatial systems with name main!"警告，在新版本中已通过以下改进解决：

• 注册过程自动管理坐标系统，不再需要手动干预
• 主坐标系统在注册时自动设置为转换后的坐标

最佳实践建议

1. 数据准备：

   • 确保Xenium和Visium实验确实覆盖相同的组织区域
   • 检查图像质量和对齐情况

2. 工作流程：

# 注册空间数据
xen_reg <- registerSpatialData(object_list = list(Xenium_data, Visium_data))

# 合并数据集
merge_list <- xen_reg$registered_spat
VRBlock <- merge(merge_list[[1]], merge_list[-1]], samples = "SampleID")

# 数据转换
VRBlock <- transferData(VRBlock, from = "Xenium_assay", to = "Visium_assay")

3. 可视化验证：
   • 使用多图对比展示转换前后结果
   • 检查特征基因表达模式是否合理转换

技术注意事项

1. 目前建议将Xenium DAPI图像作为查询图像，Visium H&E图像作为参考图像，反向转换(Visium作为查询)的稳定性仍在优化中。

2. 对于完全覆盖的组织区域，如果仍出现斑点缺失，可能是由于：

   • 图像配准不够精确
   • 细胞/斑点匹配阈值设置过高
   • 坐标转换参数需要调整

3. 最新版本通过GitHub的dev分支提供，安装命令为：

devtools::install_github("BIMSBbioinfo/VoltRon@dev")

总结

VoltRon为多平台空间组学数据整合提供了强大支持。理解数据转换过程中的技术细节和潜在限制，有助于研究人员更有效地利用这一工具解决实际问题。随着项目的持续开发，我们期待看到更多功能的完善和性能的提升。