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单细胞数据分析(五):三种整合单细胞数据(Harmony、fastMNN、SCTransform)的完整流程_harmony怎么单细胞

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单细胞数据分析(五):三种整合单细胞数据(Harmony、fastMNN、SCTransform)的完整流程_harmony怎么单细胞

文章目录

    • 介绍
    • Loading R packages
    • Importing data
    • 数据下载链接
    • 构建Seurat数据对象
    • Add metadata into Seurat
    • 数据质量控制
    • 批次矫正
      • 数据预处理
      • Harmony整合
      • FastMNN整合 (适合超大数据集)
      • 分步式SCTransform (内存优化版)
      • 性能比较
    • 总结
    • 系统信息

介绍

单细胞RNA测序(scRNA-seq)技术的快速发展为研究细胞异质性、发育轨迹和疾病机制提供了前所未有的分辨率。然而,整合来自不同实验批次或研究的数据集时,批次效应(batch effect)会引入技术变异,掩盖真实的生物学差异。针对这一问题,目前主流的三种整合方法——Harmony、fastMNN和SCTransform——各有优势和适用场景。

本文以一篇乳腺癌单细胞研究(A comprehensive single-cell breast tumor atlas…)的23万细胞数据集为例,系统比较了这三种方法的原理、内存消耗、计算效率和整合效果。该数据集整合了8项独立研究,存在显著的批次差异,是检验整合方法的理想案例。

Harmony通过PCA空间的软聚类和线性变换实现快速批次校正,内存占用最低(推荐64GB),适合超大规模数据。fastMNN基于最近邻配对(MNN)和奇异值分解(SVD),在中等内存(64-128GB)下平衡速度与准确性。SCTransform通过基因特异性负二项模型和锚点整合提供最高精度,但需要分步处理以优化内存(128GB+)。