Seurat4.0系列教程7:数据可视化方法

我们将使用我们之前从 2,700个 PBMC 教程中计算的 Seurat 对象在 Seurat 中演示可视化技术。您可以从这里下载此数据集

SeuratData::InstallData("pbmc3k")
library(Seurat)
library(SeuratData)
library(ggplot2)
library(patchwork)
data("pbmc3k.final")
pbmc3k.final$groups <- sample(c("group1", "group2"), size = ncol(pbmc3k.final), replace = TRUE)
features <- c("LYZ", "CCL5", "IL32", "PTPRCAP", "FCGR3A", "PF4")
pbmc3k.final

## An object of class Seurat 
## 13714 features across 2638 samples within 1 assay 
## Active assay: RNA (13714 features, 2000 variable features)
##  2 dimensional reductions calculated: pca, umap

marker基因可视化的5种方法

# Ridge plots - from ggridges. Visualize single cell expression distributions in each cluster
RidgePlot(pbmc3k.final, features = features, ncol = 2)
image
# Violin plot - Visualize single cell expression distributions in each cluster
VlnPlot(pbmc3k.final, features = features)
image
# Feature plot - visualize feature expression in low-dimensional space
FeaturePlot(pbmc3k.final, features = features)
image
# Dot plots - the size of the dot corresponds to the percentage of cells expressing the feature
# in each cluster. The color represents the average expression level
DotPlot(pbmc3k.final, features = features) + RotatedAxis()
image
# Single cell heatmap of feature expression
DoHeatmap(subset(pbmc3k.final, downsample = 100), features = features, size = 3)
image

FeaturePlot新增功能

# Plot a legend to map colors to expression levels
FeaturePlot(pbmc3k.final, features = "MS4A1")
image
# Adjust the contrast in the plot
FeaturePlot(pbmc3k.final, features = "MS4A1", min.cutoff = 1, max.cutoff = 3)
image
# Calculate feature-specific contrast levels based on quantiles of non-zero expression.
# Particularly useful when plotting multiple markers
FeaturePlot(pbmc3k.final, features = c("MS4A1", "PTPRCAP"), min.cutoff = "q10", max.cutoff = "q90")
image
# Visualize co-expression of two features simultaneously
FeaturePlot(pbmc3k.final, features = c("MS4A1", "CD79A"), blend = TRUE)
image
# Split visualization to view expression by groups (replaces FeatureHeatmap)
FeaturePlot(pbmc3k.final, features = c("MS4A1", "CD79A"), split.by = "groups")
image

FeaturePlot()]可视化功能更新和扩展

除了更改之外,其他几个绘图功能也已更新和扩展,具有新功能,并接管了现已废弃的函数的功能

# Violin plots can also be split on some variable. Simply add the splitting variable to object
# metadata and pass it to the split.by argument
VlnPlot(pbmc3k.final, features = "percent.mt", split.by = "groups")
image
# SplitDotPlotGG has been replaced with the `split.by` parameter for DotPlot
DotPlot(pbmc3k.final, features = features, split.by = "groups") + RotatedAxis()
image
# DimPlot replaces TSNEPlot, PCAPlot, etc. In addition, it will plot either 'umap', 'tsne', or
# 'pca' by default, in that order
DimPlot(pbmc3k.final)
image
pbmc3k.final.no.umap <- pbmc3k.final
pbmc3k.final.no.umap[["umap"]] <- NULL
DimPlot(pbmc3k.final.no.umap) + RotatedAxis()
image
# DoHeatmap now shows a grouping bar, splitting the heatmap into groups or clusters. This can be
# changed with the `group.by` parameter
DoHeatmap(pbmc3k.final, features = VariableFeatures(pbmc3k.final)[1:100], cells = 1:500, size = 4, 
    angle = 90) + NoLegend()
image

将主题应用于绘图

与 Seurat,所有绘图功能默认情况下返回基于 ggplot2 的绘图,允许人们像任何其他基于 ggplot2 的绘图一样轻松调整绘图。

baseplot <- DimPlot(pbmc3k.final, reduction = "umap")
# Add custom labels and titles
baseplot + labs(title = "Clustering of 2,700 PBMCs")
image
# Use community-created themes, overwriting the default Seurat-applied theme Install ggmin with
# remotes::install_github('sjessa/ggmin')
baseplot + ggmin::theme_powerpoint()
image
# Seurat also provides several built-in themes, such as DarkTheme; for more details see
# ?SeuratTheme
baseplot + DarkTheme()
image
# Chain themes together
baseplot + FontSize(x.title = 20, y.title = 20) + NoLegend()
image

交互式绘图功能

苏拉特利用 R 的绘图库创建交互式绘图。此交互式绘图功能适用于任何基于 ggplot2 的散点图(需要一层)。要使用,只需制作基于 ggplot2 的散射图(如或),并将生成的绘图传递给geom_point``[DimPlot()](https://satijalab.org/seurat/reference/DimPlot.html)``[FeaturePlot()](https://satijalab.org/seurat/reference/FeaturePlot.html)``[HoverLocator()](https://satijalab.org/seurat/reference/HoverLocator.html)

# Include additional data to display alongside cell names by passing in a data frame of
# information Works well when using FetchData
plot <- FeaturePlot(pbmc3k.final, features = "MS4A1")
HoverLocator(plot = plot, information = FetchData(pbmc3k.final, vars = c("ident", "PC_1", "nFeature_RNA")))

Seurat 提供的另一个交互式功能是能够手动选择单元格以供进一步调查。我们发现,这对于小集群特别有用,这些小集群并不总是使用不偏不倚的群集进行分离,但看起来却截然不同。现在,您可以通过创建基于 ggplot2 的散射图(例如使用或传递返回的绘图)来选择这些单元格。 将返回带有所选点名称的矢量,以便您可以将它们设置为新的标识类并执行差额表达式。[DimPlot()](https://satijalab.org/seurat/reference/DimPlot.html)``[FeaturePlot()](https://satijalab.org/seurat/reference/FeaturePlot.html)``[CellSelector()](https://satijalab.org/seurat/reference/CellSelector.html)``[CellSelector()](https://satijalab.org/seurat/reference/CellSelector.html)

例如,让我们假装 DCs 与聚类中的单核细胞合并,但我们想根据它们在 tSNE 绘图中的位置来了解它们的独特之处。

pbmc3k.final <- RenameIdents(pbmc3k.final, DC = "CD14+ Mono")
plot <- DimPlot(pbmc3k.final, reduction = "umap")
select.cells <- CellSelector(plot = plot)
image

然后,我们可以改变这些细胞的身份,把它们变成他们自己的迷你集群。

head(select.cells)
## [1] "AAGATTACCGCCTT" "AAGCCATGAACTGC" "AATTACGAATTCCT" "ACCCGTTGCTTCTA"
## [5] "ACGAGGGACAGGAG" "ACGTGATGCCATGA"
Idents(pbmc3k.final, cells = select.cells) <- "NewCells"

# Now, we find markers that are specific to the new cells, and find clear DC markers
newcells.markers <- FindMarkers(pbmc3k.final, ident.1 = "NewCells", ident.2 = "CD14+ Mono", min.diff.pct = 0.3, 
    only.pos = TRUE)
head(newcells.markers)
##                 p_val avg_log2FC pct.1 pct.2    p_val_adj
## FCER1A   3.239004e-69  3.7008561 0.800 0.017 4.441970e-65
## SERPINF1 7.761413e-36  1.5737896 0.457 0.013 1.064400e-31
## HLA-DQB2 1.721094e-34  0.9685974 0.429 0.010 2.360309e-30
## CD1C     2.304106e-33  1.7785158 0.514 0.025 3.159851e-29
## ENHO     5.099765e-32  1.3734708 0.400 0.010 6.993818e-28
## ITM2C    4.299994e-29  1.5590007 0.371 0.010 5.897012e-25

<details style="box-sizing: border-box; display: block;"><summary style="box-sizing: border-box; display: list-item;">使用自动分配单元格标识CellSelector</summary></details>

绘图配件

随着新功能为绘图添加交互式功能,Seurat 还提供新的配件功能来操纵和组合绘图。

# LabelClusters and LabelPoints will label clusters (a coloring variable) or individual points
# on a ggplot2-based scatter plot
plot <- DimPlot(pbmc3k.final, reduction = "pca") + NoLegend()
LabelClusters(plot = plot, id = "ident")
image
# Both functions support `repel`, which will intelligently stagger labels and draw connecting
# lines from the labels to the points or clusters
LabelPoints(plot = plot, points = TopCells(object = pbmc3k.final[["pca"]]), repel = TRUE)
image

以前通过该功能绘制多个绘图。我们弃用此功能,转而支持拼凑系统。下面是一个简短的演示,但请参阅此处的拼凑包网站,了解更多详细信息和示例。CombinePlot()

plot1 <- DimPlot(pbmc3k.final)
plot2 <- FeatureScatter(pbmc3k.final, feature1 = "LYZ", feature2 = "CCL5")
# Combine two plots
plot1 + plot2
image
# Remove the legend from all plots
(plot1 + plot2) & NoLegend()
image.png
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 160,108评论 4 364
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 67,699评论 1 296
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 109,812评论 0 244
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 44,236评论 0 213
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 52,583评论 3 288
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 40,739评论 1 222
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 31,957评论 2 315
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 30,704评论 0 204
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 34,447评论 1 246
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 30,643评论 2 249
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 32,133评论 1 261
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 28,486评论 3 256
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 33,151评论 3 238
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 26,108评论 0 8
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 26,889评论 0 197
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 35,782评论 2 277
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 35,681评论 2 272

推荐阅读更多精彩内容