實戰(zhàn):TCGA數(shù)據(jù)差異分析三大R包及其結果對比

原本還有第四個部分个唧,小潔老師講了另一個R包下載表達矩陣和臨床信息的褪子,
TCGA-4.使用RTCGA包獲取數(shù)據(jù)
但是這個包有個缺點就是數(shù)據(jù)更新不及時监透,因此當時看到時候我就沒有跟學了表谊。直接跳到第五步TCGA-5.(轉錄組)差異分析三大R包及其結果對比
但是呢,由于沒跟學第四步這一步獲取數(shù)據(jù)并做數(shù)據(jù)清洗的時候出了問題,一直沒能完成,后來昨天花了點時間學了冰糖在菜鳥團的推文也是小潔老師的第四步教程相關的內容,對比來看一步步調試券躁,再加上從技能樹推文得到的小潔老師的畫圖函數(shù)后,終于完成了第五步的學習。
還是很有收獲的也拜。

1.提前準備安裝和加載R包

rm(list = ls())
options(stringsAsFactors = F)
if(!require(stringr))install.packages('stringr')
if(!require(ggplotify))install.packages("ggplotify")
if(!require(patchwork))install.packages("patchwork")
if(!require(cowplot))install.packages("cowplot")
if(!require(DESeq2))install.packages('DESeq2')
if(!require(edgeR))install.packages('edgeR')
if(!require(limma))install.packages('limma')

2.準備數(shù)據(jù)

本示例的數(shù)據(jù)是TCGA-KIRC的表達矩陣以舒。tcga樣本編號14-15位是隱藏分組信息的,詳見:
TCGA的樣本id里藏著分組信息

TCGA樣本id,分組信息是在這個id的第14-15位慢哈,01-09是tumor蔓钟,10-29是normal。

#TCGA-KIRC
library(TCGAbiolinks)
#可以查看所有支持的癌癥種類的縮寫
#TCGAbiolinks:::getGDCprojects()$project_id
#還是選擇之前的例子
cancer_type="TCGA-KIRC"
clinical <- GDCquery_clinic(project = cancer_type, type = "clinical")
clinical[1:4,1:4]
dim(clinical)

query <- GDCquery(project = cancer_type, 
                  data.category = "Transcriptome Profiling", 
                  data.type = "miRNA Expression Quantification", 
                  workflow.type = "BCGSC miRNA Profiling")
GDCdownload(query, method = "api", files.per.chunk = 50)
expdat <- GDCprepare(query = query)
expdat[1:3,1:3]
library(tibble)
rownames(expdat) <- NULL
expdat <- column_to_rownames(expdat,var = "miRNA_ID")
expdat[1:3,1:3]
exp = t(expdat[,seq(1,ncol(expdat),3)])
exp[1:4,1:4]
expr=exp
rowName <- str_split(rownames(exp),'_',simplify = T)[,3]
expr<- apply(expr,2,as.numeric) 
expr<- na.omit(expr)
dim(expr)
expr <- expr[,apply(expr, 2,function(x){sum(x>1)>10})]
rownames(expr) <- rowName
dim(expr)
expr[1:4,1:4]
save(expr,clinical,file = "tcga-kirc-download.Rdata")
rm(list = ls())
load("tcga-kirc-download.Rdata") #獲取初步下載數(shù)據(jù)卵贱。
meta <- clinical
colnames(meta)
meta <- meta[,c("submitter_id","vital_status",
                "days_to_death","days_to_last_follow_up",
                "race",
                "age_at_diagnosis",
                "gender" ,
                "ajcc_pathologic_stage")]
expr=t(expr)
expr[1:4,1:4]
group_list <- ifelse(as.numeric(str_sub(colnames(expr),14,15))<10,"tumor","normal")
group_list <- factor(group_list,levels = c("normal","tumor"))

table(group_list)
# normal  tumor 
# 71    545
save(expr,group_list,file = "tcga-kirc-raw.Rdata")

由于不知道小潔老師做了怎樣的過濾滥沫,我得到的結果不同
我覺得應該是在mata這個代碼步驟后面選擇一個指標過濾掉一些數(shù)據(jù)。
先放著键俱,這個代碼在這個步驟中沒有用到佣谐。以后應該會用到。
由于不會自己寫代碼方妖,后面的分析基本上就是走的小潔老師教程的內容。

3.三大R包的差異分析

#Deseq2
library(DESeq2)
colData <- data.frame(row.names =colnames(expr), 
                      condition=group_list)
dds <- DESeqDataSetFromMatrix(
  countData = expr,
  colData = colData,
  design = ~ condition)
#參考因子應該是對照組 dds$condition <- relevel(dds$condition, ref = "untrt")

dds <- DESeq(dds)
# 兩兩比較
res <- results(dds, contrast = c("condition",rev(levels(group_list))))
resOrdered <- res[order(res$pvalue),] # 按照P值排序
DEG <- as.data.frame(resOrdered)
head(DEG)
# 去除NA值
DEG <- na.omit(DEG)

#添加change列標記基因上調下調
#logFC_cutoff <- with(DEG,mean(abs(log2FoldChange)) + 2*sd(abs(log2FoldChange)) )
logFC_cutoff <- 1
DEG$change = as.factor(
  ifelse(DEG$pvalue < 0.05 & abs(DEG$log2FoldChange) > logFC_cutoff,
         ifelse(DEG$log2FoldChange > logFC_cutoff ,'UP','DOWN'),'NOT')
)
head(DEG)

DESeq2_DEG <- DEG

#edgeR
library(edgeR)

dge <- DGEList(counts=expr,group=group_list)
dge$samples$lib.size <- colSums(dge$counts)
dge <- calcNormFactors(dge) 

design <- model.matrix(~0+group_list)
rownames(design)<-colnames(dge)
colnames(design)<-levels(group_list)

dge <- estimateGLMCommonDisp(dge,design)
dge <- estimateGLMTrendedDisp(dge, design)
dge <- estimateGLMTagwiseDisp(dge, design)

fit <- glmFit(dge, design)
fit2 <- glmLRT(fit, contrast=c(-1,1)) 

DEG=topTags(fit2, n=nrow(expr))
DEG=as.data.frame(DEG)
logFC_cutoff <- with(DEG,mean(abs(logFC)) + 2*sd(abs(logFC)) )
logFC_cutoff <- 1
DEG$change = as.factor(
  ifelse(DEG$PValue < 0.05 & abs(DEG$logFC) > logFC_cutoff,
         ifelse(DEG$logFC > logFC_cutoff ,'UP','DOWN'),'NOT')
)
head(DEG)
table(DEG$change)
edgeR_DEG <- DEG

#limma-voom
library(limma)

design <- model.matrix(~0+group_list)
colnames(design)=levels(group_list)
rownames(design)=colnames(expr)

dge <- DGEList(counts=expr)
dge <- calcNormFactors(dge)
logCPM <- cpm(dge, log=TRUE, prior.count=3)

v <- voom(dge,design, normalize="quantile")
fit <- lmFit(v, design)

constrasts = paste(rev(levels(group_list)),collapse = "-")
cont.matrix <- makeContrasts(contrasts=constrasts,levels = design) 
fit2=contrasts.fit(fit,cont.matrix)
fit2=eBayes(fit2)

DEG = topTable(fit2, coef=constrasts, n=Inf)
DEG = na.omit(DEG)
#logFC_cutoff <- with(DEG,mean(abs(logFC)) + 2*sd(abs(logFC)) )
logFC_cutoff <- 1
DEG$change = as.factor(
  ifelse(DEG$P.Value < 0.05 & abs(DEG$logFC) > logFC_cutoff,
         ifelse(DEG$logFC > logFC_cutoff ,'UP','DOWN'),'NOT')
)
head(DEG)
limma_voom_DEG <- DEG
save(DESeq2_DEG,edgeR_DEG,limma_voom_DEG,group_list,file = "DEG.Rdata")

#差異分析結果的可視化
rm(list = ls())
load("tcga-kirc-raw.Rdata")
load("DEG.Rdata")
source("3-plotfunction.R")
logFC_cutoff <- 1
expr[1:4,1:4]
dat = log(expr+1)
pca.plot = draw_pca(dat,group_list)

cg1 = rownames(DESeq2_DEG)[DESeq2_DEG$change !="NOT"]
cg2 = rownames(edgeR_DEG)[edgeR_DEG$change !="NOT"]
cg3 = rownames(limma_voom_DEG)[limma_voom_DEG$change !="NOT"]

h1 = draw_heatmap(expr[cg1,],group_list)
h2 = draw_heatmap(expr[cg2,],group_list)
h3 = draw_heatmap(expr[cg3,],group_list)

v1 = draw_volcano(test = DESeq2_DEG[,c(2,5,7)],pkg = 1)
v2 = draw_volcano(test = edgeR_DEG[,c(1,4,6)],pkg = 2)
v3 = draw_volcano(test = limma_voom_DEG[,c(1,4,7)],pkg = 3)

library(patchwork)
(h1 + h2 + h3) / (v1 + v2 + v3) +plot_layout(guides = 'collect')

#(v1 + v2 + v3) +plot_layout(guides = 'collect')
ggsave("heat_volcano.png",width = 21,height = 9)
#三大R包差異基因對比
# 三大R包差異基因交集
UP=function(df){
  rownames(df)[df$change=="UP"]
}
DOWN=function(df){
  rownames(df)[df$change=="DOWN"]
}

up = intersect(intersect(UP(DESeq2_DEG),UP(edgeR_DEG)),UP(limma_voom_DEG))
down = intersect(intersect(DOWN(DESeq2_DEG),DOWN(edgeR_DEG)),DOWN(limma_voom_DEG))

hp = draw_heatmap(expr[c(up,down),],group_list)

#上調罚攀、下調基因分別畫維恩圖

up.plot <- venn(UP(DESeq2_DEG),UP(edgeR_DEG),UP(limma_voom_DEG),
                "UPgene"
)
down.plot <- venn(DOWN(DESeq2_DEG),DOWN(edgeR_DEG),DOWN(limma_voom_DEG),
                  "DOWNgene"
)

library(cowplot)
library(ggplotify)
up.plot = as.ggplot(as_grob(up.plot))
down.plot = as.ggplot(as_grob(down.plot))
library(patchwork)
#up.plot + down.plot

pca.plot + hp+up.plot +down.plot
ggsave("deg.png",height = 10,width = 10)

整個流程走完得到的結果如下:


熱圖火山圖
PCA党觅,熱圖,韋恩圖
?著作權歸作者所有,轉載或內容合作請聯(lián)系作者
  • 序言:七十年代末斋泄,一起剝皮案震驚了整個濱河市杯瞻,隨后出現(xiàn)的幾起案子,更是在濱河造成了極大的恐慌炫掐,老刑警劉巖魁莉,帶你破解...
    沈念sama閱讀 218,682評論 6 507
  • 序言:濱河連續(xù)發(fā)生了三起死亡事件,死亡現(xiàn)場離奇詭異募胃,居然都是意外死亡旗唁,警方通過查閱死者的電腦和手機,發(fā)現(xiàn)死者居然都...
    沈念sama閱讀 93,277評論 3 395
  • 文/潘曉璐 我一進店門痹束,熙熙樓的掌柜王于貴愁眉苦臉地迎上來检疫,“玉大人,你說我怎么就攤上這事祷嘶∈合保” “怎么了?”我有些...
    開封第一講書人閱讀 165,083評論 0 355
  • 文/不壞的土叔 我叫張陵论巍,是天一觀的道長烛谊。 經(jīng)常有香客問我,道長嘉汰,這世上最難降的妖魔是什么丹禀? 我笑而不...
    開封第一講書人閱讀 58,763評論 1 295
  • 正文 為了忘掉前任,我火速辦了婚禮,結果婚禮上湃崩,老公的妹妹穿的比我還像新娘荧降。我一直安慰自己,他們只是感情好攒读,可當我...
    茶點故事閱讀 67,785評論 6 392
  • 文/花漫 我一把揭開白布朵诫。 她就那樣靜靜地躺著,像睡著了一般薄扁。 火紅的嫁衣襯著肌膚如雪剪返。 梳的紋絲不亂的頭發(fā)上,一...
    開封第一講書人閱讀 51,624評論 1 305
  • 那天邓梅,我揣著相機與錄音脱盲,去河邊找鬼。 笑死日缨,一個胖子當著我的面吹牛钱反,可吹牛的內容都是我干的。 我是一名探鬼主播匣距,決...
    沈念sama閱讀 40,358評論 3 418
  • 文/蒼蘭香墨 我猛地睜開眼面哥,長吁一口氣:“原來是場噩夢啊……” “哼!你這毒婦竟也來了毅待?” 一聲冷哼從身側響起尚卫,我...
    開封第一講書人閱讀 39,261評論 0 276
  • 序言:老撾萬榮一對情侶失蹤,失蹤者是張志新(化名)和其女友劉穎尸红,沒想到半個月后吱涉,有當?shù)厝嗽跇淞掷锇l(fā)現(xiàn)了一具尸體,經(jīng)...
    沈念sama閱讀 45,722評論 1 315
  • 正文 獨居荒郊野嶺守林人離奇死亡外里,尸身上長有42處帶血的膿包…… 初始之章·張勛 以下內容為張勛視角 年9月15日...
    茶點故事閱讀 37,900評論 3 336
  • 正文 我和宋清朗相戀三年怎爵,在試婚紗的時候發(fā)現(xiàn)自己被綠了。 大學時的朋友給我發(fā)了我未婚夫和他白月光在一起吃飯的照片盅蝗。...
    茶點故事閱讀 40,030評論 1 350
  • 序言:一個原本活蹦亂跳的男人離奇死亡疙咸,死狀恐怖,靈堂內的尸體忽然破棺而出风科,到底是詐尸還是另有隱情撒轮,我是刑警寧澤,帶...
    沈念sama閱讀 35,737評論 5 346
  • 正文 年R本政府宣布贼穆,位于F島的核電站题山,受9級特大地震影響,放射性物質發(fā)生泄漏故痊。R本人自食惡果不足惜顶瞳,卻給世界環(huán)境...
    茶點故事閱讀 41,360評論 3 330
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一處隱蔽的房頂上張望。 院中可真熱鬧慨菱,春花似錦焰络、人聲如沸。這莊子的主人今日做“春日...
    開封第一講書人閱讀 31,941評論 0 22
  • 文/蒼蘭香墨 我抬頭看了看天上的太陽。三九已至协饲,卻和暖如春畏腕,著一層夾襖步出監(jiān)牢的瞬間,已是汗流浹背茉稠。 一陣腳步聲響...
    開封第一講書人閱讀 33,057評論 1 270
  • 我被黑心中介騙來泰國打工描馅, 沒想到剛下飛機就差點兒被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道東北人而线。 一個月前我還...
    沈念sama閱讀 48,237評論 3 371
  • 正文 我出身青樓铭污,卻偏偏與公主長得像,于是被迫代替她去往敵國和親膀篮。 傳聞我的和親對象是個殘疾皇子嘹狞,可洞房花燭夜當晚...
    茶點故事閱讀 44,976評論 2 355

推薦閱讀更多精彩內容