使用ArchR分析单细胞ATAC-seq数据(第五章)

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往期回顾:

• 使用ArchR分析单细胞ATAC-seq数据(第一章)
• 使用ArchR分析单细胞ATAC-seq数据(第二章)
• 使用ArchR分析单细胞ATAC-seq数据(第三章)
• 使用ArchR分析单细胞ATAC-seq数据(第四章)

第5章: 使用ArchR聚类

大部分单细胞聚类算法都在降维后空间中计算最近邻图，然后鉴定"社区"或者细胞聚类。这些方法效果表现都特别出色，已经是scRNA-seq的标准策略，所以ArchR直接使用了目前scRNA-seq包中最佳的聚类算法用来对scATAC-seq数据进行聚类。

5.1 使用Seurat的FindClusters()函数进行聚类

我们发现Seurat实现的图聚类方法表现最好，所以在ArchR中，addClusters()函数本质是上将额外的参数通过...传递给Seurat::FindClusters()函数，从而得到聚类结果。在分析中，我们发现Seurat::FindClusters()是一个确定性的聚类算法，也就是相同的输入总是能得到完全相同的输出。

projHeme2 <- addClusters(
    input = projHeme2,
    reducedDims = "IterativeLSI",
    method = "Seurat",
    name = "Clusters",
    resolution = 0.8
)
# 只展示部分信息
# Maximum modularity in 10 random starts: 0.8568
# Number of communities: 11
# Elapsed time: 1 seconds

我们可以使用$符号来获取聚类信息，输出结果是每个细胞对应的cluster

head(projHeme2$Clusters)
# [1] "C10" "C6"  "C1"  "C2"  "C2"  "C10"

我们统计下每个cluster的细胞数

table(projHeme2$Clusters)
#  C1  C10  C11   C2   C3   C4   C5   C6   C7   C8   C9 
# 310 1247 1436  480  323  379  852 1271  677 2550  726 

为了更好了解样本在cluster的分布，我们可以使用confusionMatrix()函数通过每个样本创建一个聚类混合矩阵(cluster confusion matrix)

从结果来看，这里的混合矩阵就是统计每个样本在不同的cluster的分布情况。

cM <- confusionMatrix(paste0(projHeme2$Clusters), paste0(projHeme2$Sample))
cM

文字信息太多，这里直接用热图进行展示

library(pheatmap)
cM <- cM / Matrix::rowSums(cM)
p <- pheatmap::pheatmap(
    mat = as.matrix(cM), 
    color = paletteContinuous("whiteBlue"), 
    border_color = "black"
)
p

混合矩阵

细胞有时在二维嵌入中的相对位置与所识别的聚类并不完全一致。更确切的说，单个聚类中的细胞可能出现在嵌入的多个不同区域中。在这些情况下，可以适当地调整聚类参数或嵌入参数，直到两者之间达成一致。

5.2 使用scran聚类

除了Seurat, ArchR还能够使用scran进行聚类分析，我们只需要修改addClusters()中的method参数即可。

projHeme2 <- addClusters(
    input = projHeme2,
    reducedDims = "IterativeLSI",
    method = "scran",
    name = "ScranClusters",
    k = 15
)