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PCA-弱水三千,取哪一瓢饮? #575

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ixxmu commented 3 years ago

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github-actions[bot] commented 3 years ago

PCA-弱水三千,取哪一瓢饮? by 生信技能树

Let PCA tell us

因为容量有限,所以尽可能的饮那瓢最能代表弱水的。

Then which?

对待数据的正确态度-----处理之前,要先了解它(RNA-seq counts)

RNA-seq让我们对样本的了解拓宽到了基因层面(也就是说,我们现在看样本的维度是基因数量 维,10^4级别的维度)
But我们没有10^4维度的视角
PCA的目的就是,在保留最多信息(真实性/方差最大)的前提下,将样本以点图的形式反映到二维坐标里(一般是前两个主成分);
目前对PCA的了解
  • 在机器学习中广泛使用的降维方法;目的是为了找到有共同特征的组,如此便可用较少的组信息表征成千上万的特征信息;

  • RNA-seq中,用前两个主成分(一般来说是前两个)代表不同样本的基因表达的变化,便可将信息呈现在简单的xy点图中,而不需要将每个样本的成千上万的基因信息全部体现出来;需要用normalize后的数据作图哦!!!

  • 实验人员用来分析主成分下暗含的实验或技术原因,也用于判断批次效应或离群点;
    covariance

以下是频繁出现的表达矩阵df的真容:

下面奉上我在对文章数据进行重现时,使用到的PCA代码:

FactoMineR+factoextra
用到的参数的介绍
  • df[,-ncol(df)]这是对我用于主成分分析的数据的索引,去掉了最后一列的数据,ncol用于返回数据框的列数,这里 “-”  即表示除去某一列;这里的最后一列,是加进去的分组信息;

  • PCA函数是FactoMineR包中的功能;graph参数设为FALSE后,这里只是保存了主成分分析后的结果;

  • fviz_pca_ind是factoextra包中的函数,对PCA结果中的individuals(这里是样本)进行作图,df.pca是我们用PCA函数得到的结果;

  • geom.ind即我们把降维后的样本以point的形式反应在二维坐标上,还有arrow,text等可选的参数;

  • col.ind即基于df里的分组信息进行颜色区分;

  • addEllipses指在样本周围绘制椭圆,可以更好地区分;

  • legend.title是fviz_pca_ind依赖的ggpubr::ggpar()包中的参数,为自己的legend取名,这里取名为'Groups';

library("FactoMineR")
library("factoextra"
df.pca <- PCA(df[,-ncol(df)], graph = FALSE)
df.pca
fviz_pca_ind(df.pca,
             geom.ind = "point",
             col.ind = df$group, 
             addEllipses = TRUE
             legend.title = "Groups"
)
ggsave('all_samples_PCA.png')
Rplot_FVIZ.png
可以很明显的看到,第一个主成分就把我们的NSCLC和SCLC区分的还不错
更多完整的PCA教程看群主之前的推文:
prcomp
用到的参数介绍
  • prcomp是R的stats 包(base级别)的函数;

  • autoplot是ggfortify中的函数,frame即对分出来的簇加上边界,frame.type即边界类型设定为norm;

  • ######ggplot2太大了,得抽时间好好了解;

library(ggfortify)
autoplot(prcomp( df[,1:ncol(df)-1] ), data=df,colour = 'group')
autoplot(prcomp( df[,1:ncol(df)-1] ), 
         data=df,
         colour = 'group',
         frame=TRUE,
         frame.type = 'norm')
Rplot_prcomp.png
Rplot_prcomp1.png

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