【问题标题】:Hierarchical clustering on continuous heterogeneous variables with different range/scales in RR中具有不同范围/尺度的连续异构变量的层次聚类
【发布时间】:2017-06-13 19:09:54
【问题描述】:

我想使用 R 对描述相同样本的两组变量执行层次聚类。一组是经过标准化和批次效应校正的微阵列基因表达数据(针对特定基因)。另一组也有一些描述相同样本的定量临床参数。但是,这些临床变量尚未经过标准化或进行任何类型的转换(即原始连续值)。

例如,其中一个变量的取值范围为 2 到 35,而另一个变量的取值范围为 0.1 到 0.9,等等。

因此,我的最终目标是实现层次聚类并同时使用两个组(合并在矩阵/数据框中),以检查这些临床变量中的哪些与特定基因聚类等:

1) 在与基因合并并执行聚类之前,是否需要对一组临床变量进行初始转换?比如:log2转换,我的部分基因表达数据也做了这个!!

2) 或者,行缩放(即输入数据中的总特征)会考虑这种差异?

3) 对于类似的分析/方法,例如构建上述总变量的相关图,简单的缩放是否足够?

【问题讨论】:

    标签: r cluster-analysis bioinformatics correlation hierarchical-clustering


    【解决方案1】:

    在没有看到你的基因表达数据的情况下,我只能根据你的描述,结合你提出的 3 个问题给你一些一般性的建议:

    1) 你一定要检查每个组的分布。在 R 中,您可以使用以下一种或多种函数来可视化分布:

    hist(expression_data) ##histogram
    plot(density(expression_data)) ##density plot; alternative to histogram
    qqnorm(expression_data); qqline(expression_data) #QQ plot
    

    由于我的理解是您的一个表达式数据组是 log2 转换的,因此该特定组应该具有正态分布(即直方图中的钟形曲线形状和 QQ 图中的直线)。是否转换尚未转换的组将取决于您要对数据执行的操作。例如,如果您想使用 t 检验来比较两组,那么您肯定需要进行转换,因为存在与 t 检验相关的正态性假设。关于层次聚类,如果您决定在单个聚类分析中使用这两个组,那么为什么要保持一个转换而另一个不转换?

    2) 按特征缩放是一种合理的方法。 Here 是来自犹他州立大学的集群讲座。统计课程,举个例子。如果您决定在 R 中使用 heatmap 函数,scale=TRUE 是您的选择。

    3)我认为您的第三个问题没有明确的答案。它必须取决于您拥有多少可用功能以及您将在下游进行哪些分析。与问题 1 类似,我认为简单的缩放可能足以通过层次聚类来可视化您的数据。但是,请记住,假设您决定执行线性模型(这在微阵列基因表达数据中很常见),您可能需要考虑更复杂的数据缩放。

    【讨论】:

    • 亲爱的大卫,感谢您的回答!分别关于每一个:1)我的主要目标是将我的样本与两组变量进行聚类。我已经进行了统计测试以找到 DE 基因(我的样本是配对的,对于每个患者一个癌症和对照样本,以及同一样本的临床变量)。一些合作者提到的问题是缩放是否足够。换句话说,如果我只是合并两个组并执行行缩放,那么关于之后热图中的值范围可能并不完全正确? (即 -2, 2) ?
    • 我的想法是,因为这些临床变量的值不是 log2 转换的,当我完全缩放行(行缩放)时,包括基因和这些参数,也许然后缩放值不代表变化?在比例的意义上(在 log2 变换的上下文中)?我应该首先以某种方式分别转换我的临床变量,然后将它们与我的基因合并?例如,如果我的临床变量的分布不正常,log2 变换/boxcox 等,然后行缩放?
    • 关于 2 和 3:也感谢您提供的教程,我过去也读过。对于热图创建,我使用 ComplexHeatmap R 包。对于相关图(热图的补充),我想检查我的任何临床变量与我的任何基因的任何可能的强相关性——我总共有 94 个选定基因和 8 个临床连续参数
    • @Jason 很高兴您尝试识别差异。表达的基因。您当然不应该转换临床变量(对不起,我可能在原始答案中错过了这一点)。我认为缩放是否足够是一个你是否可以证明它的问题。此外,您可能想查看微阵列文献(特别是材料/方法部分),看看是否有人以前做过类似的缩放程序。如果您能找到文献引用来支持您的方法,那就太好了。
    • 亲爱的大卫,再次感谢您的回复!是的,您指出的主要问题/问题是,在合并两组变量后缩放是否足够,或者仅对 PET 变量进行初始转换,这将是必不可少的。正如你提到的,我目前也在搜索文献,但仍然有点复杂。
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