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R和Julia免疫细胞映射到组织切片

article 2024/11/27 10:43:46

将免疫细胞映射到组织切片是一种整合多种技术的高精度方法，用于揭示细胞在组织微环境中的空间分布。通过使用如空间转录组学、免疫荧光染色或单细胞RNA测序等技术，科学家可以精确定位特定免疫细胞类型，并分析它们与组织结构或病理学变化的关联。这项技术在研究免疫反应、肿瘤微环境以及感染疾病等领域具有重要应用，为理解复杂生物系统提供了关键洞察。

🌵R片段

在 R 中使用空间转录组学数据将免疫细胞映射到组织切片上，需要结合空间转录组学数据分析工具（如 Seurat、STUtility 或 spatialLIBD）和免疫细胞相关的参考基因表达特征。这是一个通用的分析流程：

步骤 1：加载必要的 R 包和数据

确保安装并加载相关的 R 包，例如 Seurat 和其他可视化工具。

library(Seurat)
library(ggplot2)
library(dplyr)

# 如果有空间转录组学的数据，比如 10x Visium 数据
# 加载数据
spatial_data <- Load10X_Spatial(data.dir = "path_to_your_spatial_data")

步骤 2：数据预处理

对空间数据进行标准化、降维和聚类，得到初步的细胞分群信息。

# 数据标准化
spatial_data <- SCTransform(spatial_data, assay = "Spatial", verbose = FALSE)

# 降维
spatial_data <- RunPCA(spatial_data, verbose = FALSE)
spatial_data <- RunUMAP(spatial_data, dims = 1:30)

# 聚类
spatial_data <- FindNeighbors(spatial_data, dims = 1:30)
spatial_data <- FindClusters(spatial_data, resolution = 0.5)

步骤 3：加载免疫细胞的参考基因表达特征

使用公开的免疫细胞标志基因集或从其他单细胞转录组研究中提取的免疫细胞特征。

# 示例：定义 T 细胞、B 细胞等标志基因
immune_markers <- list(
  T_cells = c("CD3D", "CD3E", "CD8A", "CD4"),
  B_cells = c("CD19", "CD79A", "MS4A1"),
  Macrophages = c("CD68", "CD163", "MRC1")
)

步骤 4：计算基因表达得分

为每个空间位置计算免疫细胞相关基因的平均表达值或加权得分。

# 添加细胞类型的分数
for (cell_type in names(immune_markers)) {
  spatial_data <- AddModuleScore(
    spatial_data,
    features = list(immune_markers[[cell_type]]),
    name = cell_type
  )
}

步骤 5：可视化空间免疫细胞分布

利用空间表达特征和组织切片图展示免疫细胞分布。

# 可视化 T 细胞得分
SpatialFeaturePlot(spatial_data, features = "T_cells1", alpha = c(0.1, 1))

# 可视化 B 细胞得分
SpatialFeaturePlot(spatial_data, features = "B_cells1", alpha = c(0.1, 1))

步骤 6：整合与解读

结合分群结果，将免疫细胞分布与空间位置的细胞分群进行交叉验证。

# 将聚类结果和免疫得分整合
DimPlot(spatial_data, reduction = "umap", group.by = "seurat_clusters") +
  SpatialFeaturePlot(spatial_data, features = "T_cells1", blend = TRUE)