שלוש שיטות לניתוח ביטויים דיפרנציאליים לרצף RNA: לימה, EdgeR, DESeq2

Shiyi Liu; Zitao Wang; Ronghui Zhu; Feiyan Wang; Yanxiang Cheng; Yeqiang Liu

doi:10.3791/62528

Method Article

שלוש שיטות לניתוח ביטויים דיפרנציאליים לרצף RNA: לימה, EdgeR, DESeq2

DOI:

10.3791/62528

⸱

September 18th, 2021

Shiyi Liu*¹ , Zitao Wang*¹ , Ronghui Zhu¹ , Feiyan Wang² , Yanxiang Cheng¹ , Yeqiang Liu²

¹Department of Obstetrics and Gynecology, Renmin Hospital of Wuhan University, ²Department of Pathology, Shanghai Skin Disease Hospital, Tongji University School of Medicine

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

פרוטוקול מפורט של שיטות ניתוח ביטוי דיפרנציאלי עבור רצף RNA סופק: לימה, EdgeR, DESeq2.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

רצף RNA (RNA-seq) היא אחת הטכנולוגיות הנפוצות ביותר בתעתיק, שכן היא יכולה לחשוף את הקשר בין השינוי הגנטי לתהליכים ביולוגיים מורכבים ויש לה ערך רב באבחון, פרוגנוסטיקה וטיפולים של גידולים. ניתוח דיפרנציאלי של נתוני RNA-seq חיוני לזיהוי תמלולים חריגים, ולימה, EdgeR ו- DESeq2 הם כלים יעילים לניתוח דיפרנציאלי. עם זאת, ניתוח דיפרנציאלי RNA-seq דורש מיומנויות מסוימות עם שפת R ואת היכולת לבחור שיטה מתאימה, אשר חסר בתוכנית הלימודים של החינוך הרפואי.

בזאת, אנו מספקים את הפרוטוקול המפורט לזיהוי גנים מבוטאים דיפרנציאלי (DEGs) בין cholangiocarcinoma (CHOL) ורקמות נורמליות באמצעות לימה, DESeq2 ו- EdgeR, בהתאמה, והתוצאות מוצגות בחלקות הר געש ודיאגרמות ון. שלושת הפרוטוקולים של לימה, DESeq2 ו- EdgeR דומים אך יש להם שלבים שונים בין תהליכי הניתוח. לדוגמה, מודל ליניארי משמש עבור סטטיסטיקה בלימה, בעוד ההתפלגות הבינומית השלילית משמשת ב- edgeR וב- DESeq2. בנוסף, נתוני ספירת הרנ"א-seq מנורמלים נחוצים עבור EdgeR ולימה, אך אינם נחוצים עבור DESeq2.

כאן, אנו מספקים פרוטוקול מפורט לשלוש שיטות ניתוח דיפרנציאליות: לימה, EdgeR ו- DESeq2. התוצאות של שלוש השיטות חופפות חלקית. לכל שלוש השיטות יש יתרונות משלהן, ובחירת השיטה תלויה רק בנתונים.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

RNA-sequencing (RNA-seq) היא אחת הטכנולוגיות הנפוצות ביותר בתעתיק עם יתרונות רבים (למשל, שחזור נתונים גבוה), והגדילה באופן דרמטי את הבנתנו את הפונקציות והדינמיקה של תהליכים ביולוגיים מורכבים¹^,². זיהוי של תמלילים חריגים בהקשר ביולוגי שונה, הידועים גם כגנים מבוטאים באופן דיפרנציאלי (DEGs), הוא צעד מפתח בניתוח RNA-seq. RNA-seq מאפשר לקבל הבנה עמוקה של מנגנונים מולקולריים הקשורים פתוגנזה פונקציות ביולוגיות. לכן, ניתוח דיפרנציאלי נחשב בעל ערך עבור אבחון, פרוגנוסטיקה וטיפולים של גידולים³^,⁴^,⁵. נכון לעכשיו, חבילות R/Bioconduc....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

הערה: פתח את תוכנית R-studio לטעון קובץ R "DEGs.R", הקובץ ניתן לרכוש מקבצים משלימים / סקריפטים.

1. הורדה ועיבוד מראש של נתונים

הורד את נתוני ספירת הרצוף בעל התפוקה הגבוהה (HTSeq) של כולנגיוקרצינומה (CHOL) מאטלס הגנום הסרטני (TCGA). שלב זה יכול להיות מושג בקלות על ידי קוד R הבא.
1. לחץ על הפעל כדי להתקין חבילות R.
2. לחץ על הפעל כדי לטעון חבילות R.
  if(!requireNamespace("BiocManager", בשקט=TRUE))
  + install.packages("BiocManager")
  BiocManager::install(c("TCGAbiolinks", "ניסיון מסוכם"))
3. הגדר את ספריית העבודה.
  ספריה (TCGAbiolinks)
  ספריה (ניסיון מסוכם)
  setwd("C:....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ישנן גישות שונות כדי לדמיין את התוצאה של ניתוח ביטוי דיפרנציאלי, ביניהם חלקת הר הגעש ודיאגרמת Venn משמשים במיוחד. לימה זיהתה 3323 DEGs בין CHOL ורקמות נורמליות עם |logFC|≥2 ו adj. P.Val <0.05 כסף, ביניהם 1880 היו למטה מוסדר ברקמות CHOL ו 1443 היו מוסדר למעלה(איור 1a). בינתיים, edgeR זיהתה את דגי ה-DEGs המפוקחים מטה של 1578 ואת 3121 דגי DEGs מוסדרים כלפי מעלה (איור 1b); DESeq2 זיהה את דגי DEGs בפיקוח מטה 1616 ו DEGs 2938 למעלה מוסדר(איור 1.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

תמלילים חריגים בשפע בסרטן ניתן לזהות בקלות על ידי ניתוח דיפרנציאלי RNA-seq⁵. עם זאת, היישום של ניתוח ביטוי דיפרנציאלי RNA-seq מוגבל לעתים קרובות כפי שהוא דורש מיומנויות מסוימות עם שפת R ואת היכולת לבחור שיטות מתאימות. כדי לטפל בבעיה זו, אנו מספקים מבוא מפורט לשלוש השיטות הידועות ביותר (לימה, EdgeR ו- DESeq2) וערכות לימוד להחלת ניתוח הביטוי הדיפרנציאלי של RNA-seq. זה יאפשר את הבנת הדמיון וההבדלים בכל שלוש השיטות, יאפשר בחירה של שיטה מתאימה לנתונים בודדים, ויאפשר לנו להבין את התהליכים הביולוגיים הדי.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

כתב היד לא פורסם בעבר ואינו נשקלת לפרסום במקומות אחרים. כל המחברים תרמו ליצירת כתב יד זה לתוכן אינטלקטואלי חשוב וקראו ואישרו את כתב היד הסופי. אנו מצהירים שאין ניגוד אינטרסים.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

עבודה זו נתמכה על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (מענק מס ' 81860276) ופרויקטים מרכזיים של הקרן המיוחדת של תוכנית המחקר והפיתוח הלאומית (מענק מס '2018YFC1003200).

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
Name	Company	Catalog Number	Comments
R		גרסה 3.6.2	תוכנה חופשית
Rstudio			תוכנה חופשית

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Tambonis, T., Boareto, M., Leite, V. B. P. Differential Expression Analysis in RNA-seq Data Using a Geometric Approach. Journal of Computational Biology. 25, 1257-1265 (2018).
Wang, Z., Gerstein, M., Snyder, M. RNA-Seq: a revolutionary tool for transcriptomic....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

שלוש שיטות לניתוח ביטויים דיפרנציאליים לרצף RNA: לימה, EdgeR, DESeq2

In This Article

Summary

Abstract

Introduction

Protocol

Results

Discussion

Disclosures

Acknowledgements

Materials

References

Reprints and Permissions

Tags

Related Articles