[发明专利]一种基于BD单细胞转录组和蛋白组测序数据的差异基因分析方法

说明书

一种基于BD单细胞转录组和蛋白组测序数据的差异基因分析方法，属于转录组数据分析技术领域。为了解决现有技术中没有一套完整的数据分析方法能够将单细胞转录组和蛋白组测序数据联合起来进行分析，本发明通过单细胞转录组、蛋白组测序技术，进行细胞亚群分类在转录和蛋白水平的差异基因分析，表征细胞特性，得到转录到蛋白质调控表达过程中的生物学机制，提供了一种更准确、更丰富的BD单细胞转录组、蛋白组测序数据联合的分析方法。本发明所述的分析方法可以获得对差异表达的深入理解，挖掘受转录后调控的关键mRNA或蛋白，寻找并验证某些重要的调控通路，可应用于肿瘤领域。

技术领域

本发明属于转录组数据分析技术领域，具体涉及一种基于BD单细胞转录组、蛋白组测序数据的差异基因分析方法。

背景技术

BD单细胞转录组是在单个细胞水平对mRNA进行高通量测序的一项新技术，将多细胞生物分离的单个细胞中微量的转录组mRNA通过高效扩增后再进行高通量测序，BD单细胞转录组测序能够有效解决组织样本无法破解的细胞异质性问题，有助于发现新的稀有细胞类型，并深入了解发育过程中的表达调控机制反映细胞间的异质性，在肿瘤、发育生物学、微生物学、神经科学等领域发挥重要作用，正成为生命科学研究的焦点。

BD单细胞转录组、蛋白组是在单个细胞水平对mRNA，蛋白进行高通量测序的一项新技术，因为mRNA的表达量不能直接反映细胞间的异质性，而mRNA和蛋白联合分析能够预测调控蛋白的细胞来源，了解异质性的真正含义，能够深入挖掘生物机制。然而，目前还没有一整套完整的流程可将单细胞转录组和蛋白组测序数据联合起来进行分析，因此急需一套完整的基于BD单细胞转录组、蛋白组的测序数据生物信息分析方法流程的构建。

发明内容

基于上述问题，本发明的目的在于克服上述现有技术的不足而提供一种更准确、更丰富的BD单细胞转录组、蛋白组测序数据联合的分析方法，所述方法在获取BD单细胞转录组测序和蛋白组测序的样本库后，对样本库中的样本进行拆分，获取每个样本的细胞测序数据，计算得到每个细胞的基因表达量和蛋白表达量，再通过可视化分别获得转录组和蛋白组的聚类并进行分析，使用T-test检验得到转录水平、蛋白水平基因表达量的差异，选取具有差异、特异性强特点的基因，作为每一群细胞潜在的特征标志物。

在本发明的一种实施方式中，所述分析方法包括以下步骤：

S1、获取BD单细胞转录组测序和蛋白组测序的样本库，所述样本库包括多个样本；

S2、根据样本标签将所述样本库中的样本进行拆分，获取每个样本的细胞测序数据；

S3、对所述细胞测序数据进行特征提取，所述特征包括：UMIs、barcode和mRNA；

S4、根据每个细胞中的UMIs数目，计算得到每个细胞的基因表达量；

S5、根据每个细胞的基因表达量进行细胞聚类，根据聚类结果进行分群，每个细胞群对应一个类型；

S6、通过测序得到的抗体末端的UAN，得到每个样本的蛋白序列；

S7、针对样本内的高质量单细胞和蛋白的UMIs数目，计算每个细胞在蛋白水平对应的蛋白表达量；

S8、采用t-SNE对单细胞分类进行可视化，将每个细胞中转录组和蛋白组对应的表达量分别投射到t-SNE优化的聚类图上，将转录组和蛋白组分别进行聚类分析；

S9、根据转录水平对应的基因表达量和蛋白组对应的蛋白表达量，使用T-test检验得到转录水平、蛋白水平基因表达量的差异，选取具有差异、特异性强特点的基因，作为每一群细胞潜在的特征标志物。

在本发明的一种实施方式中，在所述S4前还包括：根据所述barcode序列和mRNA序列进行过滤校正。

在本发明的一种实施方式中，所述过滤校正的方法如下：