時空軌跡分析導論

作者,追風少年i

時間很快,轉眼就周四了,怎能因昨天的苦難而選擇停留。

今天我們來分享一下關于空間轉錄組的軌跡分析問題。

在最開始,空間轉錄組分析還不是那么成熟的時候,對空間轉錄組的認識停留在和單細胞一樣的階段,例如選擇monocle、cytoTrace等等軟件把空間轉錄組的每個spot當作一個細胞來用,分析的結果跟單細胞如出一轍,這樣的觀點在最開始大為流行,甚至有的公司的空轉報告就是直接拿monocle對空間數據分析結果直接展示,也有人開公開課,介紹這樣的方法,還說每個spot幾乎就是單獨的細胞類型,分析結果如下圖所示:

空間軌跡示意圖
空間軌跡

更有甚者把軌跡分析的空間表達值放回到二維空間平面的,但是這些面臨一個很難解釋的問題,那就是按照單細胞的理解,軌跡分析之間的細胞會存在分化關系,空間轉錄組如此的做法,難道在說明整個組織是由該組織的一部分發育而來的么??

如果是每個spot含有相同的細胞類型,那么根據marker將有分化關系的spot挑選出來,做軌跡分析也是一個相對合理的選擇。

但是很不幸,大量的分析證明每個spot均是混合細胞類型,含有不同的細胞類型,前面的說法被推翻。而且免疫細胞一般具有浸潤的作用,通常和組織細胞離得很近,但是免疫與組織細胞應該不可能是一起分化而來(對于成熟個體的組織切片),那么這樣的做法,合理性在哪里呢??

單細胞也會有空間動力學的問題,用單細胞數據做velocyto,也可以預測細胞的發育方向,并且得到了很好的運用,很多高分文章都喜歡單細胞velocyto的分析,于是有人借鑒這個做法,在空間數據上故技重施,如下圖:

空間velocyto

空間velocyto

當然了,分析結果看起來還是很不錯的,視乎預示著組織不同部位的轉換關系,但是也會有人提出質疑,似乎不那么合理。

有的時候甚至于空間軌跡聯合空間CNV

空間velocyto + CNV

整個空間動力學分析的示意圖如下,基本照抄單細胞的方法,PCA降維,聚類等等,所不同的是二維坐標換成了空間本身的組織坐標。而且在分析過程對空間的注釋基因也是按照單細胞的思路而來。

空間動力學示意圖

但這樣的做法更讓人疑惑,從動力學的角度而言,根據可變剪切的速率變化推斷細胞未來的發育方向,但是空間套用這個方法難道是為了說明一部分組織即將轉化成組織的另外一部分???那么這些問題根本無法解釋,而且我們要知道,空間動力學中的每個spot均為混合物,這樣直接去推斷組織空間的動力學是否是合理的呢???

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