Drei Differentielle Expressionsanalysemethoden für die RNA-Sequenzierung: limma, EdgeR, DESeq2

Zusammenfassung

Ein detailliertes Protokoll der methoden der differentiellen Expressionsanalyse für die RNA-Sequenzierung wurde bereitgestellt: limma, EdgeR, DESeq2.

Zusammenfassung

Die RNA-Sequenzierung (RNA-seq) ist eine der am weitesten verbreiteten Technologien in der Transkriptomik, da sie den Zusammenhang zwischen der genetischen Veränderung und komplexen biologischen Prozessen aufdecken kann und einen großen Wert in der Diagnostik, Prognose und Therapeutik von Tumoren hat. Die Differentialanalyse von RNA-seq-Daten ist entscheidend, um aberrante Transkriptionen zu identifizieren, und limma, EdgeR und DESeq2 sind effiziente Werkzeuge für die Differentialanalyse. Die RNA-seq-Differentialanalyse erfordert jedoch bestimmte Fähigkeiten mit der Sprache R und die Fähigkeit, eine geeignete Methode zu wählen, die im Lehrplan der medizinischen Ausbildung fehlt.

Hierin stellen wir das detaillierte Protokoll zur Identifizierung differentiell exprimierter Gene (DEGs) zwischen Cholangiokarzinom (CHOL) und normalem Gewebe durch Limma, DESeq2 bzw. EdgeR zur Verfügung, und die Ergebnisse werden in Vulkandiagrammen und Venn-Diagrammen gezeigt. Die drei Protokolle limma, DESeq2 und EdgeR sind ähnlich, haben aber unterschiedliche Schritte zwischen den Prozessen der Analyse. Beispielsweise wird ein lineares Modell für die Statistik in Limma verwendet, während die negative Binomialverteilung in edgeR und DESeq2 verwendet wird. Darüber hinaus sind die normalisierten RNA-Seq-Zähldaten für EdgeR und Limma notwendig, aber nicht für DESeq2.

Hier stellen wir ein detailliertes Protokoll für drei Differentialanalysemethoden zur Verfügung: limma, EdgeR und DESeq2. Die Ergebnisse der drei Methoden überschneiden sich teilweise. Alle drei Methoden haben ihre eigenen Vorteile, und die Wahl der Methode hängt nur von den Daten ab.

Einleitung

Die RNA-Sequenzierung (RNA-seq) ist eine der am weitesten verbreiteten Technologien in der Transkriptomik mit vielen Vorteilen (z. B. hohe Datenreproduzierbarkeit) und hat unser Verständnis der Funktionen und Dynamik komplexer biologischer Prozesse dramatisch verbessert^1,2. Die Identifizierung von Aberrat-Transkripten unter verschiedenen biologischen Kontexten, die auch als differentiell exprimierte Gene (DEGs) bezeichnet werden, ist ein wichtiger Schritt in der RNA-seq-Analyse. RNA-seq ermöglicht ein tiefes Verständnis der pathogenesebezogenen molekularen Mechanismen und biologischen Funktionen. Daher wurde d....

Protokoll

HINWEIS: Öffnen Sie das R-studio-Programm und laden Sie die R-Datei "DEGs.R", die Datei kann aus Ergänzenden Dateien/Skripten erworben werden.

1. Herunterladen und Vorverarbeitung von Daten

1. Laden Sie die Hochdurchsatz-Sequenzierungsdaten (HTSeq) des Cholangiokarzinoms (CHOL) aus dem Cancer Genome Atlas (TCGA) herunter. Dieser Schritt kann leicht durch den folgenden R-Code erreicht werden.
   1. Klicken Sie auf Ausführen, um R-Pakete zu installieren.
   2. Klicken Sie auf Ausführen, um R-Pakete zu laden.
      if(!requireNamespace("BiocManager", quietly=TRUE))
      + install.packages("BiocManager....

Ergebnisse

Es gibt verschiedene Ansätze, um das Ergebnis der Differentialexpressionsanalyse zu visualisieren, unter denen insbesondere das Vulkandiagramm und das Venn-Diagramm verwendet werden. limma identifizierte 3323 DEGs zwischen dem CHOL und normalem Gewebe mit den |logFC|≥2 und adj. P.Val <0,05 als Schwellenwerte, darunter 1880 in CHOL-Geweben herunterreguliert und 1443 hochreguliert wurden (Abbildung 1a). In der Zwischenzeit identifizierte edgeR die 1578 herunterregulierten DEGs und 3121 hoch.......

Diskussion

Reichlich vorhandene Aberrat-Transkripte bei Krebserkrankungen können leicht durch RNA-seq-Differentialanalyse identifiziert werden⁵. Die Anwendung der RNA-seq-Differentialexpressionsanalyse ist jedoch oft eingeschränkt, da sie bestimmte Kenntnisse mit der R-Sprache und die Fähigkeit, geeignete Methoden zu wählen, erfordert. Um dieses Problem anzugehen, bieten wir eine detaillierte Einführung in die drei bekanntesten Methoden (limma, EdgeR und DESeq2) und Tutorials zur Anwendung der RNA-seq-Differ.......

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
R		Version 3.6.2	kostenlose Software
Rstudio			kostenlose Software