Omnipath Tutorials(1)

Omnipath

• https://github.com/saezlab/omnipath
  • omnipath 설치 pip install omnipath

Tutorials

• OmniPath workflows and tutorials

Analysis of intercellular communication in inflammatory bowel disease (IBD)

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개요

• scRNA-seq 데이터를 분석하여 세포 간 및 세포 내 상호작용 파악

분석방법

1. scRNA-seq 데이터(클러스터별 평균 유전자 발현 데이터) 파일을 불러오기
2. 파이썬 클라이언트를 통해 Omnipath에 접근
3. Omnipath를 활용하여 세포 간 및 세포 내 상호작용 분석 수행

Omnipath 활용

• omnipath data frame을 활용할 때
  • omnipath data는 세포 내 데이터인
    1. 세포 접착(adhesion) 과정에 관여
    2. 수용체(recepter)의 세포 내 도메인에 결합하는 단백질
       도 포함되어 있기에 추가적인 필터링 필요

• dataframe 요소

  칼럼명	의미 및 설명
  source	상호작용 출발 분자 (source molecule)
  target	상호작용 도착 분자 (target molecule)
  is_stimulation	자극성 상호작용 여부 (True/False)
  is_inhibition	억제성 상호작용 여부 (True/False)
  consensus_direction	방향성에 대한 합의 여부
  consensus_stimulation	자극성에 대한 합의 여부
  consensus_inhibition	억제성에 대한 합의 여부
  curation_effort	큐레이션(검증 및 편집) 노력 정도
  references	참조 문헌 및 논문 목록
  sources	출처 데이터베이스 정보
  type	상호작용 타입 또는 종류
  n_sources	출처(소스)의 개수
  n_primary_sources	주요 출처의 개수
  n_references	참고 문헌 개수
  references_stripped	정제된 참고 문헌 목록
  category_intercell_source	출발 세포의 분자 카테고리
  parent_intercell_source	출발 세포 분자의 상위 카테고리
  database_intercell_source	출발 세포 정보의 출처 데이터베이스
  scope_intercell_source	출발 세포 분자의 범위(scope) 정보
  aspect_intercell_source	출발 세포 분자의 관점(aspect)
  category_source_intercell_source	출발 세포 카테고리 정보의 출처
  uniprot_intercell_source	출발 세포 분자의 UniProt ID
  genesymbol_intercell_source	출발 세포 분자의 유전자 심볼
  entity_type_intercell_source	출발 세포 분자의 엔티티 유형
  consensus_score_intercell_source	출발 세포 정보의 합의 점수
  transmitter_intercell_source	출발 분자가 전달자(Transmitter) 여부
  receiver_intercell_source	출발 분자가 수신자(Receiver) 여부
  secreted_intercell_source	출발 분자가 분비성 분자인지 여부
  plasma_membrane_transmembrane_intercell_source	출발 분자가 원형질막 관통 분자인지 여부
  plasma_membrane_peripheral_intercell_source	출발 분자가 원형질막 주변 분자인지 여부
  category_intercell_target	도착 세포의 분자 카테고리
  parent_intercell_target	도착 세포 분자의 상위 카테고리
  database_intercell_target	도착 세포 정보의 출처 데이터베이스
  scope_intercell_target	도착 세포 분자의 범위(scope) 정보
  aspect_intercell_target	도착 세포 분자의 관점(aspect)
  category_source_intercell_target	도착 세포 카테고리 정보의 출처
  uniprot_intercell_target	도착 세포 분자의 UniProt ID
  genesymbol_intercell_target	도착 세포 분자의 유전자 심볼
  entity_type_intercell_target	도착 세포 분자의 엔티티 유형
  consensus_score_intercell_target	도착 세포 정보의 합의 점수
  transmitter_intercell_target	도착 분자가 전달자(Transmitter) 여부
  receiver_intercell_target	도착 분자가 수신자(Receiver) 여부
  secreted_intercell_target	도착 분자가 분비성 분자인지 여부
  plasma_membrane_transmembrane_intercell_target	도착 분자가 원형질막 관통 분자인지 여부
  plasma_membrane_peripheral_intercell_target	도착 분자가 원형질막 주변 분자인지 여부

세포 유형별 유전자 발현 데이터로부터 임계값 선택 및 분석

1. 세포 유형별 평균 유전자 발현 데이터(TPM 단위) 불러오기
2. 특정 임계값 결정
3. 임계값을 초과하는 유전자만을 기반으로 세포 간 상호작용 계산
4. 다양한 임계값 테스트를 통해 최적의 임계값을 선택하고 분석
   • 임계값 설정: 전체 발현 데이터셋의 평균에서 표준편차(SD)의 2배를 뺀 값을 임계값으로 사용
   1. Log2 변환 수행(발현 데이터의 분포 정규화)
   2. 전체 데이터의 평균 및 표준편차 계산
   3. 임계값 설정

• 세포간 상호작용 계산 ⟶ dictionary

intercell-ibd.ipynb

Combining OmniPath annotations and networks

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tissue-hpa.ipynb