代碼解讀- scanpy.pp.normalize_total

作者:童蒙
編輯:angelica

scanpy代碼解讀來啦~

單細(xì)胞分析第一步是對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化缓升,標(biāo)準(zhǔn)化的方法有很多帅矗,下面給大家解讀一下scanpy的一個:函數(shù)為:scanpy.pp.normalize_total

作用

對每個細(xì)胞的count進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,使得每個細(xì)胞標(biāo)準(zhǔn)化后有相同的count

  • 如果使用target_sum=1e6,那么相當(dāng)于CPM標(biāo)準(zhǔn)化搂捧。
  • 設(shè)置exclude_highly_expressed=True 后,非常高的表達(dá)基因會被排除到計算size factor中懂缕,這個會影響其他的基因允跑。需要同max_fraction進(jìn)行連用,只要有一個細(xì)胞里面超過了,就會被判別為高表達(dá)基因聋丝。默認(rèn)為0.05索烹。

常見參數(shù)

  • adata:內(nèi)置的AnnDta數(shù)據(jù)
  • target_sum: 如果設(shè)置為none,那么會用所有樣品的median值來替代弱睦;
  • exclude_highly_expressed :是否去除高表達(dá)基因
  • max_fraction:高表達(dá)基因的閾值
  • key_added :是否再obs里面加一個屬性
  • layer:針對哪一個layer

案例

from anndata import AnnData
import scanpy as sc
sc.settings.verbosity = 2
np.set_printoptions(precision=2)
adata = AnnData(np.array([
   [3, 3, 3, 6, 6],
   [1, 1, 1, 2, 2],
   [1, 22, 1, 2, 2],
]))
adata.X
array([[ 3.,  3.,  3.,  6.,  6.],
       [ 1.,  1.,  1.,  2.,  2.],
       [ 1., 22.,  1.,  2.,  2.]], dtype=float32)
X_norm = sc.pp.normalize_total(adata, target_sum=1, inplace=False)['X']
X_norm
array([[0.14, 0.14, 0.14, 0.29, 0.29],
       [0.14, 0.14, 0.14, 0.29, 0.29],
       [0.04, 0.79, 0.04, 0.07, 0.07]], dtype=float32)
X_norm = sc.pp.normalize_total(
    adata, target_sum=1, exclude_highly_expressed=True,
    max_fraction=0.2, inplace=False
)['X']
The following highly-expressed genes are not considered during normalization factor computation:
['1', '3', '4']
X_norm
array([[ 0.5,  0.5,  0.5,  1. ,  1. ],
       [ 0.5,  0.5,  0.5,  1. ,  1. ],
       [ 0.5, 11. ,  0.5,  1. ,  1. ]], dtype=float32)

代碼解讀

對特定的代碼進(jìn)行重點介紹一下百姓,有以下三個:

對于高表達(dá)基因的確定

if exclude_highly_expressed:
    counts_per_cell = adata.X.sum(1)  # original counts per cell
    counts_per_cell = np.ravel(counts_per_cell)

    # at least one cell as more than max_fraction of counts per cell
    gene_subset = (adata.X > counts_per_cell[:, None] * max_fraction).sum(0)
    gene_subset = np.ravel(gene_subset) == 0

    msg += (
        ' The following highly-expressed genes are not considered during '
        f'normalization factor computation:\n{adata.var_names[~gene_subset].tolist()}'
    )

確定size factor

counts_per_cell = X.sum(1)
counts_per_cell = np.ravel(counts_per_cell).copy()
adata.X = _normalize_data(adata.X, counts_per_cell, target_sum)

標(biāo)準(zhǔn)化

def _normalize_data(X, counts, after=None, copy=False):
    X = X.copy() if copy else X
    if issubclass(X.dtype.type, (int, np.integer)):
        X = X.astype(np.float32)  # TODO: Check if float64 should be used
    counts = np.asarray(counts)  # dask doesn't do medians
    after = np.median(counts[counts > 0], axis=0) if after is None else after
    counts += counts == 0
    counts = counts / after
    if issparse(X):
        sparsefuncs.inplace_row_scale(X, 1 / counts)
    else:
        np.divide(X, counts[:, None], out=X)
    return X

相信大家看了代碼,能夠理解內(nèi)部的運行方式况木,請繼續(xù)關(guān)注我們吧垒拢。

參考資料

https://scanpy.readthedocs.io/en/stable/generated/scanpy.pp.normalize_total.html

?著作權(quán)歸作者所有,轉(zhuǎn)載或內(nèi)容合作請聯(lián)系作者
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