多組學分析及可視化R包


最近打算開始寫一個多組學(包括宏基因組/16S/轉錄組/蛋白組/代謝組)關聯分析的R包,避免重復造輪子,在開始之前隨便在網上調研了下目前已有的R包工具,部分羅列如下:

1. mixOmics

應該是在多組學領域知名度最高的一個R包,有專門的團隊,做了十余年了,引用量也比較高。

官網:http://mixomics.org/
文章:mixOmics: An R package for ‘omics feature selection and multiple data integration
Github:https://github.com/mixOmicsTeam/mixOmics
Bookdown:https://mixomicsteam.github.io/Bookdown/

特點:

  • 組學數據廣,基因/轉錄/蛋白/代謝都有涉及(是我的榜樣);
  • 獨特的多變量降維分析和可視化方法(我統計沒學好,所以不做太多統計方法,重點在於可視化,包括多種關聯角度的展示方式)。

主要內容:
統計方法:PCA/IPCA/CCA/PLS/PLS-DA/MixMC/MINT/DIABLO
可視化:2D和3D散點圖/相關性網絡/聚類/相關性圈圖/箭頭圖/DIABLO圈圖/載荷圖

此外,這個包還自帶了不少demo數據,具體可看官方文檔。

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2. tRanslatome

2014年就發表了,好在一直都有維護。
文章:tRanslatome: an R/Bioconductor package to portray translational control
Bioconductor:https://bioconductor.org/packages/release/bioc/html/tRanslatome.html
作者博客:http://www.mybiosoftware.com/tag/translatome
Github:https://github.com/tomateba/tRanslatome(五年前的源碼)

特點:

  • 組學:主要是針對基因表達量的關聯,包括轉錄組、翻譯組和蛋白組;
  • 統計方法:Rank Product, Translational Efficiency, t-test, Limma, ANOTA, DESeq, edgeR
  • 可視化:scatterplots, histograms, MA plots, standard deviation (SD) plots, coefficient of variation (CV) plots

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3. OmicsARules

最近新出的一個R包,創建了一種新的關聯方法。

文章:OmicsARules: a R package for integration of multi-omics datasets via association rules mining
Github:https://github.com/BioinformaticsSTU/OmicsARules

特點:

  • 主要針對基因組和轉錄組數據,包括基因突變位點和非編碼RNA;
  • 發明一種Lamda3的度量方法創建關聯規則,可視化不是重點。

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4. iCluster / iClusterPlus

十年前開發的iCluster算法(聯合潛在變量模型),針對癌症數據多組學聚類。去年的時候又開發了一個新的iClusterPlus包,做了一些升級。

文章1:Integrative clustering of multiple genomic data types using a joint latent variable model with application to breast and lung cancer subtype analysis
Github:https://github.com/cran/iCluster
Bioconductor:https://bioconductor.org/packages/release/bioc/html/iClusterPlus.html
文章2:A fully Bayesian latent variable model for integrative clustering analysis of multi-type omics data
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這種基於模型算法的工具我只能望洋興嘆,會用就不錯了。

5. integrOmics

十多年的工具,雖然當年發了Bioinformatics,后面沒有維護更新,廢了。

文章:integrOmics: an R package to unravel relationships between two omics datasets
Github:https://github.com/cran/integrOmics

6. moCluster

這也是一種算法,和icluster類似,主要整合數據聚類,用於細胞或疾病分子分型等。應用場景相對比較單一。

7. MCIA

這個包又可稱omicade4: Multiple co-inertia analysis of omics datasets,即多元協慣量分析。一種多元統計分析方法,類似於PCA的展示吧,比較有限。

Bioconductor:http://bioconductor.org/packages/release/bioc/html/omicade4.html
Github:https://github.com/aedin/omicade4

8. 其他

其他還有不少R包做組學數據整合,或是基於新的算法,或是僅針對基因突變和基因表達關系等方面進行關聯,相對而言比較冷門,如:

  • CNAmet
  • PLRS
  • NuChart
  • MOO
  • Mergeeomics(這個包主要做GWAS/TWAS/EWAS/eQTL等,有點意思)

除了以上常用的R包,更多的多組學工具和方法可參考這一篇綜述:https://jme.bioscientifica.com/view/journals/jme/62/1/JME-18-0055.xml


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