【王老师带你玩转FlowJo®】之详解高维流式数据分析流程

2024-08-12 16:15:39 碧迪医疗器械(上海)有限公司(BD中国)



    在上一期【王老师带你看应用】专栏中,给大家解析了经典免疫学研究中的多组学分析思路。文章中,作者用降维和聚类算法来进行大数据解析和结果呈现。而今天王老师要给大家介绍的就是FlowJo®软件的高阶分析基本流程,让大家轻松Get高维流式数据分析结果。

    相比于需要掌握R编程的大数据分析,FlowJo®软件给大家提供的则是更为简便的菜单设置界面。在使用相同的算法处理大数据时,只需要进行几处设置即可生成相应结果。


Step01 样本导入

第一步是样本导入。FlowJo®软件兼容所有流式仪器产生的FCS.文件,我们可以通过拖拽或者点击Add Sample按钮来完成。

Step02 样本分析前处理

    在进行高阶算法分析前,我们需要对样本进行去除黏连体,死细胞和异常数据等处理。如果是不同批次的实验样本,我们需要矫正批间差异给数据带来的影响。对于不同量级的样本,在进行样本间比较时我们还需要统一量级。
-去除黏连体和死细胞
    通过手动圈门,FSC-A/H或者FSC-W/H通道去除黏连体。在进行样本处理时加入死活染料,可以很好的去除死细胞。

-去除异常数据

    通过FlowAI/FlowClean插件,去除异常数据。FlowAI算法能够从流速、信号获取和动态分布三个方面检测原始数据状态。对于异常的数据会自动剔除,计算完毕后,原始数据将分为GoodEvents和BadEvtents。后续的分析则只针对GoodEvents即可。

Tips: 如果需要对样本进行FlowAI算法计算,建议计算出GoodEvents之后再进行去除黏连体等操作。


-矫正批间差异

    很多时候我们的实验会受时间,保存条件,实验操作人员或者仪器状态的影响。比如说不同时间收样等。甚至有的时候会导致阳性群比例发生变化。我们可以使用CytoNorm插件矫正批间差异。每一次实验时最好带上来自同一样本的生物学对照,来拟合矫正实验样本的批间差异。

-数据统一量级

    由于样本制备或者获取端操作的差异,收取的样本数量时常参差不齐。为了更加科学的进行样本间比较,可以利用DowmSample插件对不同的样本进行统一量级操作,让样本间的数量更统一。


Step03 Concatenation数据整合

    样本分析前处理完毕之后,通过Concatenation操作,将所有样本都整合成一个新的FCS.文件。可以保证全部样本在后续都进行相同降维和聚类计算。在整合文件的同时,还可以加入自定义的关键词,用于后续结果的拆分比较。


Step04 降维分析

    降维分析可以将N维的数据降到两个维度,岛上的每一个点代表一个细胞,表达相近的细胞会分布在相同的岛上(相同区域)。让我们在一张二维平面图上就能概览所有细胞和参数的信息。以往可能需要几十张流式图才能表达的内容,在一张降维图就能囊括,对于大数据的分析十分重要。FlowJo®目前有三种降维插件:

* t-SNE

* UMAP

* TriMap

分别对应三种不同的降维算法。

Step05 聚类分析

    聚类算法能够将表达相同的细胞聚为一群。算法全盘考虑所有参数,不受圈门逻辑约束。聚类的结果和降维的结果重叠分析能够更好的反映出样本之间的群体差异同时能够更好的发现稀有群体。目前FlowJo®有FlowSOM/Phenograph/X-shift等聚类算法。

Tips: 进行自动聚类算法计算同时也不能忽略手动圈群。通过现有免疫学知识对整合样本进行手动圈群,可以帮助我们更好的定义差异群体。

Step06 对比分析,深度挖掘

    在进行降维和聚类分析之后,可以通过关键词拆分整合样本来比较样本之间的差异。拆分的样本可以应用相同的降维和聚类算法,还可以借助ClusterExplorer等可视化的工具对细胞群进行定义和数据深度挖掘。

(以上图片可点击放大查看)


    以上就是本期为大家带来的FlowJo®高阶分析基本流程。目前FlowJo®插件已多达30余种,之前给大家介绍过很多其他的插件,比如说CBA插件用于细胞因子数据分析、HyperFinder插件能够自动生成分选门、Sunburst插件通过旭日图呈现逻辑门关系还有CytoNorm插件矫正数据批间差异等。FlowJo Exchange插件官网一直在不断更新插件的版本和种类,让大数据分析变得越来越“简单”。



最后我还要提醒老师们的是,目前正版FlowJo®还可以申请30天免费试用版本,我们也为大家准备了新手速成培训课程;对于已购买的老师们,我们更是准备了详细的视频培训讲解,大家赶快用起来吧!



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