单细胞RNA测序数据分析方法研究进展

[目的]综述当前单细胞RNA测序数据分析的关键流程和环节,介绍完成不同分析任务所需的代表性方法及流行的工具.[方法]通过调查文献调研,总结了当前单细胞RNA测序数据分析的流程和代表性工具.[结果]许多针对单细胞RNA测序数据的分析流程和工具被陆续开发出来,用于从海量数据中发掘生物学知识,进而揭示复杂疾病或表型背后潜在的分子机制.[结论]单细胞RNA测序在生命科学研究中扮演了极为重要的角色,良好的数据分析策略是决定能否有效揭示单细胞表达谱数据背后蕴含生物学信息的关键环节.目前单细胞RNA测序数据分析步骤和工具方法繁多,研究者应根据实际场景选择合适准确的分析方法与工具.     

基于单细胞RNA测序数据的基因调控网络推断算法综述

通过基因表达的变化可以推断基因调控网络.单细胞RNA测序（scRNA-seq）为推断细胞周期或分化等时间依赖性生物过程的基因调控网络提供了新的可能性,基于scRNA-seq数据的基因调控网络推断算法成为一个相对活跃的研究方向.本文首先对26种基因调控网络推断算法进行介绍,包括3种针对批量RNA测序数据的推断算法和23种针对scRNA-seq数据的推断算法（基于布尔网络的算法2种、基于微分方程的算法3种、基于伪时序基因相关性集成策略的算法5种、基于共表达基因的算法4种、基于细胞特异性的算法3种、基于深度学习的算法6种）,详细描述了每类算法的方法原理和算法优缺点,对算法进行综合比较;然后分析了推断算法比较研究的相关成果,并使用scRNA-seq数据简单评估了26种算法的性能;最后探讨当前基因调控网络推断算法面临的机遇与挑战.     

单细胞RNA序列数据的PBMC相关细胞的识别

细胞类型鉴定是单细胞RNA测序的主要任务之一.针对整个问题,提出基于随机森林的细胞类型自动识别(automatic identification of cell type based on random forest, AICTRF)方法来识别单细胞测序数据中的细胞类型,该方法使用随机森林分类模型进行训练,根据训练的模型进而预测未知的细胞类型.在人类外周血单核细胞(PBMC)测序数据集上训练了随机森林分类模型,利用该模型预测了人类PBMC中B细胞的相关亚型细胞类型.实验结果表明,该方法可以帮助相关研究人员快速而有效地自动识别单细胞测序数据中的细胞类型.     

大规模单细胞转录组测序数据的聚类方法比较

单细胞转录组测序(single-cell RNA-sequencing, scRNA-seq)数据具有高稀疏性、高噪声、高维度、结构信息和位置信息缺乏等特点,且数据规模迅速增大,使得单细胞聚类面临较大的挑战。为便于对不同的scRNA-seq数据选择合适的分析方法,本研究对scRNA-seq数据的质量控制、基因选择和聚类等方法进行比较分析。首先,分析质量控制中过滤和归一化的方法及其阈值设置;然后,从模型因子、测序技术、方法局限性和优势等方面,对6种典型的基因选择方法进行比较;最后,详细阐述6种典型的单细胞聚类方法,并分析其适用的数据规模和优缺点。收集14个带有真实标签的金标准scRNA-seq数据集,包括5个全长测序数据集和9个双端测序数据集,其中5个数据集包含的细胞数大于3 000个,对6种典型的基因选择方法和6种单细胞聚类方法进行实验比较,分析它们在识别高差异基因时和在聚类性能上的差异。结果发现,不同的基因选择方法在Adam和Wang＿Lung数据集分别可以检测到182个和124个共有基因,以及一些独有基因。此外,Seurat、SC3、Monocle 3和scDeepCluster的...     

单细胞测序技术及其应用综述

单细胞测序（Single Cell Sequencing,SCS）是下一代测序（Next Generation Sequencing,NGS）方法,主要用于分析细胞之间遗传和蛋白质信息的差异,获取单细胞水平的基因组序列信息,并更好地了解它们在微环境中的具体作用.介绍了SCS的原理和步骤,详细阐述了其单细胞分离方法、核酸扩增和高通量测序类型以及数据分析流程,为理解和设计合适的SCS项目方案并进行数据分析提供了参考.总结了单细胞测序在早期胚胎学、免疫学、肿瘤学、微生物学、神经生物学和干细胞研究等领域的应用并进行展望,有助于更全面地了解SCS的应用情况与发展趋势.     

单细胞转录组测序在肿瘤研究中的应用进展

单细胞RNA测序(scRNA-seq)是一种在单细胞水平上分析复杂组织转录的技术,可以识别单细胞基因组突变引起的差异基因表达,以及新的细胞特异性标记和细胞类型.在肿瘤研究的各个方面,scRNA-seq起着重要的作用.利用49篇文献综述了scRNA-seq的原理,重点是scRNA-seq在肿瘤异质性、发病机制和治疗中的应...     

传统逐点比较法直线插补方法的改进

逐点比较法直线插补方法在开环数控系统中被广泛采用,但其存在插补误差大、直线光滑性差等缺点.针对以上问题,提出了改进的逐点比较法直线插补算法,避免了无穷大导数计算、多分支判断编程复杂等缺陷,提高了逐点比较法的直线插补精度.     

癌症单细胞数据拷贝数变异检测方法

随着单细胞测序数据的异质性优势在癌症研究中的逐渐体现,现有拷贝数变异检测方法在检测单细胞数据时效果差的问题亟待解决。提出一种新的单细胞数据拷贝数变异检测方法（FL-CNV）,通过动态窗口划分及数据估算对变异区间进行范围估计和断点确定,以明确拷贝数变异的断点位置和变异类型。所提方法突破了现有检测方法在单细胞数据上的局限性,对其检测效果在模拟数据和真实数据上进行了实验验证。结果表明：与现有方法相比,本文所提方法能显著提高拷贝数变异检测的精度和敏感度,且所得结果与比较基因组杂交（array-based comparative genomic hybridization,aCGH）的拷贝数变异进行了相关性验证,具有更高的可信度。     

随机试验设计中缺失值插补方法研究

随机化区组设计中经常会碰到缺失数据,处理此类缺失数据目前有4种方法：删除缺失数据法、均值插补法、公式插补法和Yate’s插补法。4种方法的优劣是值得研究的一个问题,拟用模拟研究的方法对此4种方法进行比较。首先随机产生一个4x5的随机区组设计,令缺失值的个数m=l,…,6;其次对每个n遍历所有缺失值位置可能的组合,在每一个缺失值位置的组合下,分别研究4种方法线性回归的标准误差、可决系数和复可决系数。最后模拟研究的结果证实Yate’s插补方法是这4种方法中表现最好的一个,实例研究的结果也证实了模拟研究的结论。     

CNC系统中摆线数据采样插补方法

本文给出了摆线数据采样插补公式、终点判据和流程图，详细分析了该算法的各种误差对加工精度的影响．表明该算法的轨迹误差小于１μｍ，进给步长误差小于０２５μｍ／８ｍｓ．运用该算法编制的插补程序，在３３ＭＨｚ８０３８６ＣＰＵ（带８０３８７协处理器）下运行，每次插补占用机时小于１．５ｍｓ．完全满足高精度和实时性的要求．     

数控系统中的一种抛物线插补方法

给出具有正偏差特性的抛物线插科公式及软件．本方法具有运行速度快、运行平稳的优点，适于加工不允许有负偏差的工件．     

基于球面贝塞尔的姿态过渡与插补方法

为了避免机器人姿态规划中反复加减速运动,节省时间,提出一种基于球面贝塞尔曲线的过渡和插补方法,用于相邻运动指令之间的姿态过渡.首先,将相邻指令的起始姿态和终点姿态表示为四元数;然后,提出球面贝塞尔曲线控制顶点的选择方法,并分析了该方法的连续性;最后,利用对球面贝塞尔曲线求导和S型加减速方法给出了插补方法,并考虑了计算的简便性.在六自由度机器人上的实验表明:角速度和旋转轴快速地过渡到下一条指令的状态,具有较好的平滑性.插补过程采用迭代求导方式,具有很好的计算简便性.     

泰勒展开NURBS曲线插补算法

分别利用一阶、二阶泰勒展开公式逼近NURBS样条参数,对NURBS曲线插补算法进行了研究.算例证明该算法可以获得与指令速度几乎完全一致的插补结果.给出了一阶、二阶泰勒展开方法的速度波动与曲率的关系,弦误差与插补周期的关系.指出泰勒方法NURBS曲线插补对于误差控制是一种开环方法,但是它忽略了机械系统的输出能力,当机械系统的输出能力不足时将会出现较大的加工误差.     

计算机数据课程中插补原理教学方法的探讨

针对目前数控技术教学中的具体情况,为了便于学生对数控插补原理更好地理解以及满足教学的需要,以计算机仿真技术为手段对数控插补原理内容进行教学和模拟实验的软件系统的建立。     

基于再分析数据的测风数据插补方法

研究了MERRA网格点与输入变量的数量对插补精度的影响.以人工神经网络与遗传算法为工具建立MERRA数据与缺测数据相关关系的数学模型,基于该模型对现场缺测数据进行插补.该方法解决了在缺少合适参考气象站、参考测风塔数据时的缺测数据插补难题.以湖北某山区风场为例进行验证,结果表明:插补精度与选取的MERRA格点数量一定范围内呈正比关系,输入模型变量的较优选择为风速、风向、单位时间气温变化、日夜以及季节,计算得到的插补数据与缺测数据相关系数达到0.814,相对采用参考气象站数据和参考测风塔数据作为数据来源的方法,相关系数分别提高97.6%和10.3%.     

基于生物信息学构建前列腺癌单细胞层面lncRNA-miRNA-mRNA调控网络

利用生物信息学筛选差异表达基因(Differentially Expressed Genes, DEGs),构建前列腺癌(Prostate Cancer, PCa)单细胞层面lncRNA-miRNA-mRNA调控网络,在分子水平上研究前列腺癌的发生发展过程及预后指标。首先从基因表达综合数据库(GEO)和癌症基因组图谱(TCGA)数据库分别下载单细胞RNA测序数据GSE157703和转录组测序数据TCGA-PRAD,通过R语言筛选差异表达信使RNA(DEmRNA)和差异表达长非编码RNA(DElncRNA),利用相关软件预测并构建lncRNA-miRNA-mRNA调控网络;然后使用R语言进行基因本体论(Gene Ontology, GO)和京都基因与基因百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, KEGG)分析,运用STRING数据库、Cytoscape软件建立蛋白相互作用网络,同时对单细胞RNA测序数据进行质控、降维、聚类和分群,构建单细胞层面的lncRNA-miRNA-mRNA调控网络;最后进行生存分析,通过人类蛋白质图谱进行验证。结果...     

园弧插补器插补其它二次曲线的方法

基于代数演算法的园弧插补器,只要改变相应的几个寄存器的予置常数,就可直接插补非园二次曲线。     

一种快速高精度的圆弧插补方法

在最小偏差法原理的基础上 ,通过构造独特的偏差判别函数 ,提出了一种快速高精度的圆弧插补方法     

基于数据采样插补的加减速控制的研究

加减速控制是数控系统开发的关键技术之一.文中系统地研究了加减速的方式及算法,对其特点及应用进行了比较,并提出用迭代法代替指数法,降低算法的复杂程度.     

CNC曲面直接插补(SDI)算法和系统

提出了曲面直接插补算法(SDI)和基于SDI的新型CNC系统.具有三维连续轨迹和刀具补偿功能,可对粗精加工余量补偿和自动行距调节,实现高速高精度加工.其输入信息仅为曲面定义和边界条件,使用类APT的高级语言,极大简化CAM编程和加工信息,使曲面精加工既经济又高效.