NeST算法

用途

使用NeST 算法进行空间基因共表达基因集识别

运行方式

SDAS coexpress nest -i st.h5ad -o outdir --bin_size 100 \
--layer raw_counts \
--selected_genes top5000  \
--moran_path ./moran.csv \
--n_cpus 8 \
--seed 42  \
--hotspot_min_size 30  \
--hotspot_min_samples 4 \
--min_cells 100

输入参数说明

参数	是否必须	默认值	描述
-i / --input	是		Stereo-seq h5ad，要求有原始表达矩阵
-o / --output	是		输出文件夹
--bin_size	是	50	分辨率Bin大小（20, 50, 100, 200, cellbin），与输入h5ad一致，画图与计算均需要
--layer	否		指定h5ad中原始表达矩阵的layer层 （例如layers[‘raw_counts’]
--selected_genes	否	top5000	基因列表（topn高变基因, full全部基因）
--moran_path	否		已计算好的基因莫兰指数列表路径
--n_cpus	否	8	并行计算进程数
--seed	否	42	随机种子
--hotspot_min_size	否	30	空间高变单基因覆盖的最少spot/细胞数
--hotspot_min_samples	否	4	识别空间高变单基因时DBSCAN算法覆盖的最少邻域spot/细胞个数（k neighbor）
--min_cells	否	100/30	共表达基因集覆盖的最少spot/细胞个数，默认：cellbin/bin20/bin50时为100；bin100/bin200时为30

输出结果展示

结果文件	描述
<input_name>_nest.module.csv	空间高变基因（gene symbol+gene id）对应的共表达基因集（module）的共表达基因集的结果csv
<input_name>_nest.h5ad	含有共表达基因集结果的h5ad文件（adata.obsm[‘module_score_nest’])
<input_name>_nest_module_score_nest.png/pdf	共表达基因集的基因集打分空间热图
<input_name>_nest.all_coex_hotspots/_nest.all_coex_structure.png/pdf	共表达基因集的空间位置与层级结构
<input_name>_nest.separate_coex_hotspots.png/pdf	共表达基因集的空间位置与基因个数
<input_name>_nest.moran.csv	如果使用topn计算，输出全部基因的莫兰指数以及P值

• 共表达基因集的结果csv：<input_name>_nest.module.csv，以逗号分隔。NeST识别的空间高变基因对应的共表达基因集（module）

Module	geneid	real_gene_name
Module0	ENSG00000116016	EPAS1
Module0	ENSG00000106554	CHCHD3
Module0	ENSG00000104164	MDGA2

• 共表达基因集的基因集打分空间热图<input_name>_nest_module_score_nest.png：可视化所有共表达基因集（Module）的空间分布模式。图中颜色强度表示共表达基因集表达量的高低

• 共表达基因集的空间位置与层级结构<input_name>_nest.all_coex_hotspots.png/pdf;<input_name>_nest.all_coex_structure.png/pdf：展示不同共表达基因集（Module）之间的层级关系。图中颜色表示不同共表达基因集所在的空间区域

• 共表达基因集的空间位置与基因个数<input_name>_nest.separate_coex_hotspots.png/pdf：可视化所有共表达基因集（Module）所在的空间区域以及包含的基因数量

结果解读说明

• 共表达基因集从Module0开始，没有Module为不符合共表达基因集聚类要求的基因。

调参建议

• 若样本bin20/50基因数低于200，或其他特殊样本，识别的空间高变基因较少，建议降低hotspot_min_size到10。

• 识别的空间共表达基因集较少，建议降低min_cells到10。

• 若识别pattern过于精细，出现"NumPy Unable to allocate X GiB array"报错，建议升高hotspot_min_size和hotspot_min_samples。