Registro de análisis de células individuales (16): Factorización matricial no negativa (NMF) para detectar heterogeneidad celular
En el contexto de nuestro transcriptoma unicelular, la matriz de expresión gen × célula (V) debe descomponerse en el producto de dos matrices: gen × programa de expresión (W) y programa de expresión × célula ( H). Como se muestra en la siguiente figura:
En la matriz del programa de expresión gen ×, se almacena el peso de cada gen en cada programa. La función del programa a menudo se determina en función de los 20/30 genes principales. con el mayor peso. Si hay varias muestras, se debe realizar la operación anterior para cada muestra, integrando la matriz del programa de expresión gen × de todas las muestras y dibujando un mapa de calor relacionado, que es el que se ve a menudo en la literatura.
En la matriz de expresión programa × unidad, se almacena la potencia/uso relativo de cada programa en cada unidad.
El siguiente contenido se divide en dos partes. Este tweet presenta algunos ejemplos del uso de NMF para analizar la heterogeneidad de las células tumorales en algunos artículos. El siguiente artículo demuestra el análisis y el mapeo de NMF (se publicará en la cuenta oficial de WeChat).
Análisis del transcriptoma unicelular de ecosistemas tumorales primarios y metastásicos en tumores de cabeza y cuello
Este artículo se publicó en 2017 y es un artículo unicelular muy temprano. Este artículo obtuvo un programa de expresión de p-EMT a través de NMF, que puede usarse como un predictor independiente de metástasis en los ganglios linfáticos, grado y características patológicas.
B en la figura anterior es el mapa de calor de agrupamiento asociado de todos los programas. En general, varios programas con funciones similares y alta correlación se considerarán un metaprograma. El panel A muestra la expresión de genes correspondientes a este procedimiento en un paciente.
El análisis del transcriptoma unicelular define las interacciones entre las células tumorales, la infección viral y el microambiente en el carcinoma nasofaríngeo.
Este artículo se publicó en Cell Research el año pasado y analiza el microambiente tumoral del carcinoma nasofaríngeo. Al mismo tiempo, se utilizó NMF para determinar el programa de expresión que representa la "inmunogenicidad" en las células tumorales y luego se descubrió una subpoblación única de células tumorales con características duales "epitelial-inmunitarias".
El plasma de pacientes con sepsis bacteriana o COVID-19 grave induce a las células progenitoras hematopoyéticas a producir células mieloides supresoras in vitro
Los investigadores utilizaron NMF para identificar monocitos en el programa de expresión para MS1. El programa de expresión de MS1 está relacionado con la gravedad de la sepsis bacteriana y la neumonía por coronavirus-19, y una expresión alta significa una enfermedad más grave.