掘金 人工智能 07月29日 12:21
SeuratExtend 可视化教程(1):单细胞分析的高颜值绘图指南
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SeuratExtend是基于Seurat开发的扩展包,专注于增强单细胞分析中的可视化功能。它保留了Seurat原有的使用习惯,同时添加了大量自定义参数,使得图表既能满足科研需求,又能达到publication级别的美观度。SeuratExtend提供了多种增强版图表,如DimPlot2、FeaturePlot3、Heatmap、DotPlot2、VlnPlot2、ClusterDistrBar、WaterfallPlot和VolcanoPlot,以及丰富的配色方案和统计学功能,帮助用户更有效地揭示数据背后的生物学模式。

🎨 DimPlot2功能强大,能一键搞定所有类型变量的可视化,包括离散分类和连续变量,无需切换函数,且支持高亮特定细胞群和缩小UMAP坐标轴箭头,提升图表美观度和信息量。

🌈 FeaturePlot3创新地通过RGB或RYB混色原理同时展示三个基因的表达分布,为用户提供了更丰富的可视化选择,使复杂数据更直观。

🔥 Heatmap函数在展示大量基因在不同集群中表达模式方面表现出色,颜色搭配更专业,支持自定义基因标注和扩展坐标轴,满足不同展示需求。

📊 DotPlot2能同时展示基因表达量(颜色)和表达细胞比例(大小),是单细胞分析的必备图表,支持自定义颜色方案、边框和网格线,提升图表的专业性。

📈 VlnPlot2在展示基因表达分布特征的基础上增加了统计分析功能,如威尔科克森检验,帮助用户更深入地理解数据背后的生物学意义。

📊 ClusterDistrBar能快速可视化每个样本中各细胞集群的比例,帮助用户了解样本组成和细胞类型分布情况。

🌊 WaterfallPlot非常适合展示两个细胞群之间的差异基因或通路,排序清晰,呈现最显著差异,帮助用户快速识别关键基因。

🔥 VolcanoPlot能同时展示差异的大小(x轴)和显著性(y轴),是筛选关键基因的好帮手,支持自定义阈值,帮助用户更精确地筛选目标基因。

🎨 SeuratExtend提供了丰富的配色方案,包括离散变量和连续变量的推荐方案,以及自定义颜色功能,让图表既专业又美观,满足不同 publication 的需求。

🎯 选择合适的可视化方式对于单细胞分析至关重要,SeuratExtend提供的多种图表类型各有优势,用户可根据数据特点和展示目的选择最合适的图表类型,提升研究结果的说服力。

在单细胞RNA测序分析中,可视化是揭示数据背后生物学模式的关键步骤。Seurat作为单细胞分析的主流工具,虽然功能强大,但在可视化方面仍有提升空间。今天就为大家介绍Seurat的增强包——SeuratExtend,它能让你的单细胞图表瞬间提升一个档次!

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什么是SeuratExtend?

SeuratExtend是基于Seurat开发的扩展包,专注于增强可视化功能。它保留了Seurat原有的使用习惯,同时添加了大量自定义参数,让你的图表既能满足科研需求,又能拥有 publication 级别的美观度。

注意:下边的例子基于SeuratExtend 1.2.3版本

核心功能亮点

增强版降维散点图(DimPlot2)

告别Seurat中DimPlot(离散变量,如细胞类型,分组等)和FeaturePlot(连续变量,如基因表达水平等)的区分,DimPlot2一键搞定所有类型变量的可视化:

library(Seurat)library(SeuratExtend)# 基础用法 离散分类DimPlot2(pbmc)# 同时展示多种变量DimPlot2(pbmc, features = c("cluster", "orig.ident", "CD14", "CD3D"))

特色功能

FeaturePlot3

新增三特征同时展示(FeaturePlot3),通过RGB或RYB混色原理呈现三个基因的表达分布

FeaturePlot3(pbmc, color = "ryb", feature.1 = "CD3D", feature.2 = "CD14", feature.3 = "CD79A", pt.size = 0.5)

高颜值热图(Heatmap)

热图是展示大量基因在不同集群中表达模式的利器,SeuratExtend的Heatmap函数让颜色搭配更专业:

# 计算变量基因的z-scoregenes <- VariableFeatures(pbmc)toplot <- CalcStats(pbmc, features = genes, method = "zscore")# 基础热图Heatmap(toplot, lab_fill = "zscore")# 只标注部分基因toplot2 <- CalcStats(pbmc, features = genes[1:500], method = "zscore", order = "p")Heatmap(toplot2, lab_fill = "zscore", feature_text_subset = genes[1:20], expand_limits_x = c(-0.5, 11))

增强版点图(DotPlot2)

点图能同时展示基因表达量(颜色)和表达细胞比例(大小),是单细胞分析的必备图表:

DotPlot2(pbmc,          features = grouped_features,          color_scheme = "BuRd",          border = FALSE,        # Remove dot borders         show_grid = FALSE,     # Remove grid lines         flip = TRUE)          # Flip coordinates

增强版小提琴图(VlnPlot2)

小提琴图能展示基因表达的分布特征,VlnPlot2在此基础上增加了统计分析功能:

# 基础用法VlnPlot2(pbmc, features = c("CD3D","CD14","CD79A"))# 高级功能:添加统计学标注VlnPlot2(pbmc, features = "CD3D",          group.by = "cluster",          stat.method = "wilcox.test",  # 威尔科克森检验         hide.ns = TRUE)  # 隐藏不显著结果

集群分布柱状图(ClusterDistrBar)

想知道每个样本中各细胞集群的比例?这个函数能帮你快速可视化:

# 展示各样本中集群的分布比例ClusterDistrBar(origin = pbmc$orig.ident, cluster = pbmc$cluster)

瀑布图(WaterfallPlot)

瀑布图非常适合展示两个细胞群之间的差异基因或通路:

# 比较两个细胞群的通路活性差异WaterfallPlot(matr, f = pbmc$cluster, ident.1 = "Mono CD14", ident.2 = "CD8 T cell")

火山图(VolcanoPlot)

火山图能同时展示差异的大小(x轴)和显著性(y轴),是筛选关键基因的好帮手:

VolcanoPlot(pbmc,             ident.1 = "B细胞", ident.2 = "CD8 T细胞",            x.threshold = 0.5,  # logFC阈值            y.threshold = 2)    # -log10(p值)阈值

配色方案指南

SeuratExtend提供了丰富的配色方案,让你的图表既专业又美观:

# 为离散变量自定义颜色DimPlot2(pbmc, cols = "pro_blue")  # 专业蓝色系# 为连续变量自定义颜色FeaturePlot(pbmc, feature = "CD14", cols = "OrRd")  # 橙红渐变

选择合适的可视化方式

不同图表有不同的适用场景,选择合适的图表类型能让你的结果更有说服力

图表类型最佳用途优势
热图比较多个特征在多组间的模式紧凑展示大规模数据
点图同时展示表达量和表达比例信息更丰富
小提琴图展示表达分布细节可添加统计分析
瀑布图展示两组间的差异排序清晰呈现最显著差异
火山图展示差异大小与显著性快速筛选关键特征

Reference

https://huayc09.github.io/SeuratExtend/articles/Visualization.html

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