流程升級---量化分析細胞類型的空間關(guān)系(高精度平臺)

作者礁阁,Evil Genius

現(xiàn)在我們高精度平臺項目越來越多了(包括HD巧号、Stereo-seq、Xenium姥闭、CoxMx等)丹鸿,針對Visium低精度的一些分析是無法滿足高精度平臺的,首先高精度平臺需要進行圖像分割棚品,獲取單細胞級別的空間數(shù)據(jù)靠欢,另一方面,精度的提升也為分析帶來了新的契機铜跑。

其中门怪,細胞類型之間的空間拓撲學關(guān)系非常重要。

我們之前無論是文章分享锅纺,還是培訓課程上都講解了很多關(guān)于細胞類型空間關(guān)系的內(nèi)容掷空,包括空間共定位、空間鄰域、分子niche與細胞niche等拣帽,非常的重要疼电,而針對高精度平臺的空間細胞的拓撲學研究,我們也需要進一步開展减拭。

當然了,我是公司的牛馬区丑,需要未雨綢繆拧粪,就是項目沒來之前把所有可以分析的內(nèi)容準備好,不能等項目來了再去學習沧侥,那樣我就被開除了可霎。

組織的功能通常是由其組成細胞的類型和排列決定的。細胞類型的不同形狀宴杀、大小和分子特性導致組織內(nèi)的特殊功能癣朗,其中,然而旺罢,不同組織中不同細胞類型之間的空間關(guān)系往往更為復雜旷余。
目前利用各種方法研究細胞類型之間的空間關(guān)系,主要包括使用分析和統(tǒng)計方法量化和總結(jié)細胞類型之間的共定位和相關(guān)性扁达。主要的焦點是測試關(guān)于細胞類型是否隨機分布的各種假設正卧,而不是試圖構(gòu)建模型來捕捉復雜的空間關(guān)系。
分層計算框架來系統(tǒng)地識別細胞類型的特征局部組成跪解,稱為細胞鄰域炉旷,將這些鄰域的局部相互作用和共定位映射到不同的微環(huán)境中,并描繪控制這些微環(huán)境形成組織的排序規(guī)則叉讥。
這里提到的分析表示不同組織中不同細胞類型之間復雜的空間關(guān)系窘行,而不是對共定位和相關(guān)性進行兩兩分析。
空間spot過程模型是生成式統(tǒng)計模型图仓,旨在學習單個物體(spot)在空間中特定位置出現(xiàn)的概率计维,包括該概率對其他物體位置的依賴财异。spot的集合(包括它們在定義區(qū)域內(nèi)的位置)被稱為“spot模式”,捕獲這些spot模式如何生成的模型被稱為“spot過程模型”。這些模型已被廣泛應用于各個領域的空間關(guān)系分析有滑,如氣象學、生態(tài)學空免、犯罪學和社會科學顽染。在細胞生物學中,空間spot過程模型已被用于闡明點狀細胞器與各種細胞成分(如核膜和微管)之間的空間關(guān)系狸臣。它們還被用于研究病毒核糖核蛋白復合物的組裝莹桅,并用于鑒定結(jié)腸癌組織的預后結(jié)構(gòu)特征。
在多類型spot過程模型中,當假設不同類型的spot之間存在相互作用時诈泼,一個常見的挑戰(zhàn)是確定兩種類型的spot可以相互影響的最大相互作用距離懂拾。通常,距離參數(shù)由兩類spot之間最近鄰到通常觀測到的相互作用距離的距離確定铐达,或由兩類spot之間最近鄰的距離分布確定岖赋。
首先評估不同組織中細胞類型分布的非隨機性
其次評估組織內(nèi)和組織間細胞類型空間關(guān)系的差異

分析組織圖像的異質(zhì)性

最后可視化細胞類型的相互作用網(wǎng)絡

組織圖像

最后來看看代碼

準備文件(csv格式)

The x-coordinate of the cell.
The y-coordinate of the cell.
The cell type of the cell.

核心參數(shù)

TR (Total Range):兩種細胞類型之間可以交互的最大范圍。默認值為500像素瓮孙。
IR (Interval Range):兩種細胞類型之間具有相同交互作用的每個區(qū)間的距離唐断。默認值為100像素。
HR (Hardcore Range):兩種細胞類型之間的最小允許距離杭抠,以保持空間完整性脸甘。細胞類型不能比這個距離更近偏灿。默認值:1像素丹诀。

示例代碼,需要結(jié)合實際項目認真解讀

source("cytospatio.R")
cytospatio(input_file = "path_to_input_file", output_dir = "path_to_output_dir", TR, IR, HR)

完整代碼放在百度網(wǎng)盤翁垂,在

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