基于R_Bioconductor进行生物芯片数据分析

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生物实验数据的处理与分析

生物实验数据的处理与分析
生物实验数据的处理与分析
汇报人:XX 20XX-02-06
contents
目录
• 实验数据收集与整理 • 实验数据预处理技术 • 统计分析方法在生物实验中的应用 • 生物信息学在数据处理中的应用 • 数据可视化与结果展示技巧 • 实验数据解读与科学结论得出
01
实验数据收集与整理
原始数据记录规范
饼图
用于展示不同类别的占比情况,要点包括 选择合适的颜色区分不同类别、添加图例 说明、调整饼图分离程度等。
图表美化技巧分享
选择合适的配色方案
根据数据特点和展示需求选择合适的颜色搭配, 避免使用过于花哨或对比度过高的颜色。
添加背景和边框
为图表添加合适的背景和边框,增强图表的视觉 效果和整体美感。
ABCD
结合生物实验数据,演示回归分析的建模过程和结果解释。
注意事项
注意回归模型的适用条件和局限性,避免过度拟合或欠拟合现象。同 时,也要考虑自变量之间的共线性问题对回归结果的影响。
04
生物信息学在数据处 理中的应用
基因表达谱芯片数据分析流程
数据预处理
包括背景校正、归一化、基因 筛选等步骤,以消除实验误差
调试和优化
在动态图表制作过程中,需要不断调试和优化代码,确保图表的流 畅性和稳定性。
报告撰写和演讲准备建议
报告撰写
根据实验目的、方法、结果和结论,撰写清晰明了的实验报告,包括图表、表格和文字说 明等。
演讲准备
准备演讲稿和PPT,梳理实验流程和关键结果,突出重点和亮点,注意演讲时间和语速控 制。
演讲技巧
分布形态
利用偏度、峰度等统计量,描述数据分布的形状特点。
假设检验原理及实例演示
假设检验基本概念

生物信息学中的基因表达数据分析教程

生物信息学中的基因表达数据分析教程

生物信息学中的基因表达数据分析教程基因表达数据分析是生物信息学中的重要研究领域,它帮助我们理解基因在不同条件下的表达模式,揭示基因功能和调控机制。

本篇文章将为您介绍基因表达数据分析的基本流程和常用的方法。

一、基因表达数据基因表达数据是指基因在细胞或组织中的相对或绝对表达水平。

它可以通过不同的实验方法获得,如基因芯片(microarray)和高通量测序(high-throughput sequencing)技术。

这些技术产生的数据量庞大,需要通过生物信息学的方法进行分析和解释。

二、常用的基因表达数据分析方法1. 数据清洗和预处理基因表达数据分析的第一步是对原始数据进行清洗和预处理。

这包括数据质量控制、噪声去除、基因表达量的归一化和批次效应的去除等。

这些步骤有助于提高数据的准确性和可靠性。

2. 异常值检测在基因表达数据中,可能存在异常值或离群点。

这些异常值可能是实验误差、生物学变异或技术偏差导致的。

通过统计学和可视化方法,我们可以检测和处理这些异常值,以避免其对后续分析结果的影响。

3. 差异表达分析差异表达分析是基因表达数据分析的核心内容之一。

它可以帮助我们发现在不同生物条件下表达差异显著的基因。

常用的差异表达分析方法有t检验、方差分析、贝叶斯方法等。

这些方法可以对基因的差异表达进行统计检验,并筛选出差异表达显著的基因。

4. 功能富集分析功能富集分析可以帮助我们理解差异表达基因的功能和参与的生物过程。

通过将差异表达基因与公共数据库中的功能注释进行比较,我们可以发现这些基因所参与的通路、功能和生物过程。

常用的功能富集分析工具包括DAVID、GOstats、KEGG等。

5. 聚类和可视化聚类分析可以帮助我们将基因表达数据划分为不同的表达模式,从而揭示基因之间的关联和功能聚类。

常用的聚类方法包括层次聚类、k均值聚类、PCA等。

可视化还可以通过图表、热图和网络图等方式直观地展示基因表达模式和差异表达基因。

6. 基因网络分析基因网络分析可以帮助我们理解基因之间的相互作用和调控关系。

生物芯片数据分析简介

生物芯片数据分析简介
生物芯片 技术及分析
一、基因芯片与基因表达 二、基因表达谱统计与分类分析 三、Ontology与基因功能注释 四、基于芯片数据的pathway分析
一、基因芯片与基因表达
什么是生物芯片?
一块指甲大小(1cm3 )的有多聚赖氨酸包被的硅片或其 它固体支持物(如玻璃片、硅片、聚丙烯膜、硝酸纤维 素膜、尼龙膜等 )。 生物芯片通过微加工和微流体系 统将生化分析中的样品制备、生 化反应、及结果检测有机地结合 集成在一起 。 具有高速度、分析自动化、及高 度并行处理能力 。
Subcellular components where a gene-product is found. Encompasses subcellular structures, locations, and macromolecular complexes
GO example
(Browser at /cgi-bin/go.cgi)
cDNA microarray
microRNA Chip
Biological question
Experimental design Microarray experiment
Image analysis
Normalization
Estimation
Testing
Clustering
Discrimination
13,601 Genes
Signal Transduction Ligand Binding or Carrier Motor Protein
GO Analysis—目标基因群显著性、靶向性基因功能分析。 Go Analysis对目标基因(差异基因等)进行GO分类,而后 对GO进行基于离散分布的显著性分析、误判率分析、富集度 分析,得出与实验目的有显著联系的、低误判率的、靶向性 的基因功能分类,该分类即导致样本性状差异的最重要的功 能差别,其所属基因是进一步验证的重要目标基因。 数据要求:标有上调和下调比值的差异基因列表。

国外几套再分析资料的对比与分析

国外几套再分析资料的对比与分析

国外几套再分析资料的对比与分析随着科技的发展和数据分析的普及,再分析资料在许多领域的应用越来越广泛。

在国外,有许多再分析资料可供研究人员选择。

本文将对其中几套进行对比与分析,帮助读者更好地了解这些资料的特点和应用场景。

CRAN和Bioconductor是R语言环境中常用的两大软件包。

CRAN是R 语言最主要的软件包仓库,提供了大量的统计和机器学习等领域的工具包。

而Bioconductor则是一个以生物信息学分析为主的R包集合。

CRAN软件包更新较快,且有着庞大的社区支持和文档,方便用户进行二次开发和问题解决。

但同时由于更新较快,部分新版本的包可能在一些老版本的R语言中存在兼容性问题。

Bioconductor在生物信息学领域具有很高的权威性,对于生物医学研究人员来说,其软件包更加全面和细致。

但相比CRAN,其更新速度较慢,且文档相对较少。

Docker和Singularity是两种常用的容器化技术,可帮助用户在云端或服务器上运行分析任务。

Docker的优势在于其社区极为活跃,生态系统也比较完善。

它支持多种语言和框架,可以轻松地构建和发布复杂的分析流程。

但Docker 对系统的资源要求相对较高,且在某些场景下可能存在安全性和隐私问题。

Singularity是专门为科学计算和分析设计的容器化技术,对于科学计算和数据分析任务有很好的支持。

同时,Singularity更加轻量级,对系统资源的要求较低。

但相比Docker,其生态系统和支持的广泛性可能略有不足。

Jupyter Notebook和Google ColabJupyter Notebook和Google Colab都是基于Web的交互式计算环境,可方便研究人员进行数据分析和机器学习等任务。

Jupyter Notebook具有强大的社区支持和丰富的扩展性,用户可以自由地编写Python、R、Julia等语言的代码,并进行实时的可视化输出。

但其也存在一定的学习曲线,且对于非程序员来说,可能需要一些时间来熟悉其交互方式。

bioconductor分析芯片数据教程

bioconductor分析芯片数据教程

bioconductor分析芯片数据教程wangpeng905 2017.04.21 09:21* 这是我在The Bioinformatics Knowledgeblog 上看到的一篇教程,原文在这里,教程条理清晰,对我理解芯片数据分析流程帮助很大,就把它翻译了过来。

介绍芯片数据分析流程有些复杂,但使用R 和Bioconductor 包进行分析就简单多了。

本教程将一步一步的展示如何安装R 和Bioconductor,通过GEO 数据库下载芯片数据,对数据进行标准化,然后对数据进行质控检查,最后查找差异表达的基因。

教程示例安装的各种依赖包和运行命令均是是在Ubuntu 环境中运行的(版本:Ubuntu 10.04,R 2.121),教程的示例代码和图片在这里。

安装R 和Bioconductor 包打开命令终端,先安装R 和Bioconductor 的依赖包,然后安装R.$ sudo apt-get install r-base-core libxml2-devlibcurl4-openssl-dev curl$ R之后在R 环境中安装Bioconductor 包> # 下载Bioconductor 的安装程序> source("/biocLite.R")> # 安装Bioconductor 的核心包> biocLite()> # 安装GEO 包> biocLite("GEOquery")如果你没有管理员权限,你需要将这些包安装到你个人库目录中。

安装Bioconductor 需要一段时间,GEOquery 包也需要安装,GEOquery 是NCBI 存储标准化的转录组数据的基因表达综合数据库GEO 的接口程序。

下载芯片数据本教程中我们使用Dr Andrew Browning 发表的数据集GSE20986。

使用生物大数据技术进行表观遗传学修饰分析的常见问题解答

使用生物大数据技术进行表观遗传学修饰分析的常见问题解答

使用生物大数据技术进行表观遗传学修饰分析的常见问题解答表观遗传学修饰是一类重要的基因组调控机制,对生物发育、生理功能和疾病进展有着重要影响。

近年来,随着生物大数据技术的发展,越来越多的研究者开始运用生物信息学方法进行表观遗传学修饰分析。

本文将回答一些使用生物大数据技术进行表观遗传学修饰分析时常见的问题。

问题一:什么是表观遗传学修饰?表观遗传学修饰是指对基因组DNA和相关蛋白质的化学修饰,而这些修饰可以影响基因的表达和功能而不改变DNA序列本身。

常见的表观遗传学修饰包括甲基化、组蛋白修饰、DNA甲基化以及非编码RNA等。

这些修饰可以通过转录因子、染色质结构的改变和非编码RNA等一系列机制实现。

问题二:生物大数据技术有哪些常用的分析方法?生物大数据技术在表观遗传学修饰分析中扮演了重要角色,常用的分析方法包括但不限于以下几种:1. 基因表达分析:通过RNA测序数据分析,确定基因的表达水平,以及表观遗传学修饰与基因表达之间的关系。

2. 甲基化分析:通过甲基化芯片或甲基化测序数据分析DNA甲基化的程度和分布情况,以及甲基化与基因表达及其他表观遗传学修饰的关联。

3. 染色质高级结构的研究:通过基于Hi-C等技术的连接图谱数据分析,研究染色质的高级结构,如顶域的形成以及基因调控因子和基因座之间的相互作用。

4. 序列特征分析:利用DNA序列或其他相关信息,进行识别和注释表观遗传学修饰相关的序列特征,如启动子、增强子、染色质开放区域等。

问题三:如何获取生物大数据和运用于表观遗传学修饰分析?获取生物大数据主要依赖于公开数据库,如NCBI、ENCODE、GEO和TCGA 等。

这些数据库收集了大量的表观遗传学修饰相关的数据,包括甲基化、组蛋白修饰、转录因子结合位点等信息。

研究者可以通过访问这些数据库并下载相关数据进行分析。

运用生物大数据进行表观遗传学修饰分析需要一定的分析软件和编程技能。

常用的数据分析工具包括R、Python、Bioconductor等,它们提供了丰富的数据分析函数和算法。

R语言实例操作分析GEO数据库甲基化芯片

R语言实例操作分析GEO数据库甲基化芯片

R语⾔实例操作分析GEO数据库甲基化芯⽚⼩伙伴们,上次为⼤家解读了⼀篇GEO甲基化芯⽚相关的SCI⽂献(Aberrantly methylated-diferentially expressed genes and pathways in colorectal cancer),今天,⼩编打算带领⼤家⽤R软件实例操作分析GEO甲基化芯⽚。

作为⽬前最⼤的芯⽚数据库,GEO数据库提供给我们了海量的数据,但是,错综复杂的数据交织在⼀起,如何选择数据是摆在我们⾯前最重要的问题,读完今天这篇⽂章,我相信⼤家都能学会GEO甲基化芯⽚的分析。

下⾯,就和⼤家⼀起跑⼀遍R,希望⼤家喜欢这篇⽂章!⾸先是GEO甲基化芯⽚的下载和预处理。

进⼊GEO数据库主页,也可以通过NCBI官⽹的GEO DataSets或GEO Profiles进⼊(进⼊NCBI数据库后下拉搜索框)。

主页搜索框输⼊关键词“Methylation”,点击search,出来两⾏英语,⼀般选择第⼀⾏的数字,点进去。

页⾯跳转到GEO DataSets,这和NCBI中直接进⼊是⼀样的,直接输⼊需要检索的肿瘤,或者如下图点击Advanced后,在⾼级检索中分别输⼊“Colorectal cancer”和“Methylation”,根据⾃⼰的需要选择合适的甲基化芯⽚。

如果⼤家知道芯⽚的GSE号,也可以直接根据GSE号来检索。

例如,本帖根据研究内容选择了“GSE29490”这张芯⽚。

点击芯⽚标题,则可弹出这张芯⽚的全部注释信息。

下拉该页⾯,可以看到该芯⽚的探针平台信息,样本信息,以及矩阵⽂件(名字Series MatrixFile(s)的TXT格式)和原始⽂件(TAR格式的⽂件)。

⼀般选择下载矩阵⽂件,如果下载原始⽂件,需要我们⾃⾏整理矩阵⽂件,还是⽐较⿇烦的!点击Series Matrix File(s)后,选择⽂件的路径点击保存。

对下载好的矩阵⽂件解压,使⽤EXCEL表格打开,如下图,其中感叹号开头的是注释⽂件,将其删除。

差异表达基因分析

差异表达基因分析

单张cDNA芯片差异表达基因
差异表达基因分析
基因表达谱芯片实验的主要目的之一是发现两个 样本间差异表达基因。 通常采用基因在实验组和对照组中信号的比值作 为衡量基因在两种状态下基因的表达差异,在双 色荧光系统中,用Cy5/Cy3的比值来衡量基因的 表达差异,也称表达差异值。在Affymetrix等短 的寡核苷酸芯片中,采用单色荧光标记的方式, 实验组和对照组分别用两张芯片进行检测,表达 差异值即为两张芯片的信号比值。 噪声和芯片本身的一些因素以及生物学本身的特 点给筛选差异表达基因带来了很大的麻烦。必须 设定一个差异表达基因的判定标准。这个筛选的 标准就称为差异表达基因的阈值。
一般性的方法
选择一个统计量给基因排秩来证明表达有 差异 为排秩统计量选择一个判别值,在它之上 的值将被认为是显著的 前面一个部分更为重要,所以研究的较多, 方法也更多,后面那部分的方法稍微简单
重复芯片(replicates)M值
根据比率平均值或 对基因排序。 M值为 信号强度比值的log2值, 是任一特定基 因在重复序列中M值的均值。
双通道cDNA芯片数据分析用得较多
False Discovery Rate (FDR)
错误发现率是评估检验统计显著性的最有 力工具。统计学家都想用更符合统计学的 手段得到差异基因,具体说来就是想用假 设检验后赋予每个基因统计显著性或者P值, 使得每个基因的判别更有统计学上的意义。 为了达到这个目的,统计学家们常常用控 制错误发现率(False Discovery Rate) 的方法来判断差异基因。
降维是指将样 本从输入空间 通过线性或非 线性映射到一 个低维空间。 降维可以减少无用信息和冗余信息,将高维数据转换 为易于处理的低维数据,减少了后续步骤处理的计算量 ,当降至三维以下时还可用于可视化技术,从而发挥人 在低维空间感知上的优点,发现数据集的空间分布、聚 类性质等结构特征。
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library(ctc) r2gtr(); #Write to gtr, atr, cdt file format for Treeview r2atr() r2cdt() library("gplots") heatmap.2(); #extensions to the standard R heatmap()
• Developed R
– 1988-1992, Assistant Professor, University of Waterloo, Department of Statistics and Actuarial Science
Introduction to Bioconductor
• R Bioconductor: – The Bioconductor project started in 2001 and is overseen by a core team, based primarily at the Fred Hutchinson Cancer Research Center, and by other members coming from US and international institutions. – It gained widespread exposure in a 2004 Genome Biology paper.
基于R/Bioconductor 进行生物芯片数据分析
曹宗富 博奥生物有限公司 2011.5.28
Outline
• Introduction to Microarray • Introduction to R/Bioconductor • Expression Profiling analysis using R/Bioconductor
Introduction to Bioconductor 背景介绍
• Bioconductor provides tools for the analysis and comprehension of high-throughput genomic data. • Bioconductor uses the R statistical programming language, and is open source and open development. • It has two releases each year, more than 460 packages, and an active user community.
14
Expression Profiling Analysis
• Preprocessing: Two-Color Spotted Arrays
library(limma) read.maimages(); #input data backgroundCorrect(); #Background adjustment normalizeWithinArrays(); #Normalize within arrays normalizeBetweenArrays(); #Normalize between arrays exprs.MA(); #Extract expression values avereps(); #Summary plotMA(); # MA plot
18
Expression Profiling Analysis
Bioconductor Books
• Bioinformatics and Computational Biology Solutions Using R and Bioconductor • R Programming for Bioinformatics • Bioconductor Case Studies
Robert C. Gentleman
/
Ross Ihak
• Robert C. Gentleman
– 2009.9~ 至今, senior director, bioinformatics and computational biology,Genentech – 2004~2009.8, Adjunct Professor, Department of Statistics, University of Washington, Seattle WA – 2005-2008,Adjunct Associate Professor, Department of Biostatistics, Harvard University, Boston, MA – 2005-2006, Visiting Professor, University of Ghent, Ghent, Belgium
Install Bioconductor Packages
• Install R • Install a selection of core Bioconductor packages
>source("/biocLite.R") > biocLite()
17
Expression Profiling Analysis
• Clustering and visualization
library(amap) hcluster(); dist();
#Hierarchical Clustering #more efficient than hclust() #Distance Matrix Computation
15
Expression Profiling Analysis
• Non-specific filtering
– Intensity-based – variability across samples – fraction of Present calls – R packages:genefilter :
• summarization
– multiple probes
• • • •
Non-specific filtering Differentially expressed genes Multiple testing Heatmap
5
Introduction to R
• R vs. S, SAS, Matlab, Stata...... • Started in 1992, first emerged in 1996 • free, open-source program • R and perl, C, Java ......
2
Introduction to Microarray
• DNA
– Array-based SNP Detection – Array-based CNV Detection – DNA Methylation Microarray
• Application – Human health
• Prediction • Prevention • Personalization
library("affy") ReadAffy(); #input data expresso(); #Background adjustment,Normalization,Summarization justRMA(); #more efficient exprs(); library(simpleaffy) ampli.eset <- call.exprs(cel,"mas5",sc = target) qcs <- qc(cel,ampli.eset)
• Normalization
– different efficiencies of reverse transcription, labeling, or hybridization reactions – physical problems with the arrays – reagent batch effects – laboratory conditions
User Guides and Package Vignettes
• http://svitsrv25.epfl.ch/R-doc/doc/html/packages.html
Expression Profiling Analysis
• Preprocessing: Oligonucleotide Arrays
• RNA
– Gene Expression Profiling Microarray – MicroRNA Microarray
– Species identification
• pathogen • bacteria
• Protein • Cell
– Breeding – ......
3
Introduction to Microarray
• Install a particular package, e.g., limma
> biocLite("limma") > biocLite(c("GenomicFeatures", "AnnotationDbi"))
Bioconductor Mailing Lists
• Search Mailing Lists • bioconductor@
#Adjusted p-values for simple multiple # testing procedures
library(limma) lmFit(); eBayes();
#Linear Model for Series of Arrays #Empirical Bayes Statistics for #Differential Expression
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