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如何降低微生物研究的试错成本

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    发表于 2019.11.13 10:07:07 | 显示全部楼层 |阅读模式
    ​科研的本质是不断地试错和证伪,提高科研的效率需要降低试错的成本。

    一.从试错成本讲起

    当我们获得一批微生物的测序下机数据后,需要对这些数据进行分析。微生物的多样性数据分析过程大致分为两个部分:前期的数据挖掘、后期的数据可视化。试错成本覆盖了这两个部分。

    微生物的数据分析角度多种多样,并没有固定不变的形式,需要根据实验目的进行选择与排除。

    以筛选组间差异物种为例,可以使用t检验模型,wilcoxon秩和检验模型,LEFSE分析也同样可以用于组间差异物种的筛选过程;同时差异的阈值也有p值、FDR值可选。

    再譬如进行β多样性分析时,用于衡量样本距离方式有很多:Bray-cutis、weighted unifrac、unweighted unifrac……,它们都可以用于计算群落β多样性,而衡量组间多样性差异的模型又有T检验、秩和检验可选。

    为了找到一个合适的分析角度,我们不断地尝试与探索,每一个失败的尝试即构成了数据分析的一次试错成本。

    除了前期的数据挖掘需要试错,后期的数据可视化同样需要试错。优秀的可视化结果图形可以直观展示关键信息,为文章增色不少。图形的绘图参数,如:标题、字体、形状、颜色、透明度、箭头等也是需要试错的。

    由此看来,有效降低试错成本成了微生物数据分析成败的关键所在(图 1)。

    图1 微生物数据分析试错成本组成

    二、降低试错成本的方法

    降低试错成本的方法层出不穷,它们各有优劣,大体上可分为几种:


    1.选择一个靠谱的测序售后公司
    一家靠谱的测序公司利用过往丰富的微生物测序分析经验,结合客户的具体分析需求,设计出较合理的分析方案,分析结果以系统化的报告的形式呈现,解决绝大部分分析问题。数据挖掘交由公司处理可以省去大量的学习成本,但却增大了沟通成本,且不能够进行实时试错,效果验证存在滞后性。


    2.自学生信分析课程
    自学生信分析方法,需要一个学习与摸索的过程,前期投入大,但后期效果显著,可以根据自己的目的实时试错,不受外界因素限制。这种方法缺陷在于在于需要懂一些分析原理,知道如何整理数据,怎么应用软件等等。对于时间不充裕的研究者来说并不适用。


    3.新趋势-动态交互图表挖掘数据
    为了更大程度降低微生物数据分析过程中的试错成本,近年出现了一种新的趋势—利用动态交互图表进行微生物的数据分析。动态交互图表可以极大缩短研究者的学习成本与试错成本,高自由度、实时参数调整机制使得数据挖掘、可视化效率大大提高。


    目前能够以动态图表的形式进行微生物数据分析的平台较少,基迪奥生物Omicsmart平台的微生物多样性报告就是其中的佼佼者(图2)。


    图2 Omicsmart 微生物多样性平台

    报告网址www.omicsmart.com

    体验账号omicsmart   
    密码test888888

    三、动态交互数据挖掘:有效降低试错成本

    接下来,我们以基迪奥生物的omicamart平台为例,结合数据分析过程中一些问题向大家展示动态交互图表这一新趋势的优点:

    1.数据准备-自定义样本分组、多维度数据过滤

    样本污染、PCR扩增误差等问题常导致微生物样本的异常,而判断样品是否异常只能在得出结果后,通过数据对比、聚类分析等方式进行,存在一定滞后性。

    基迪奥omicsmart在线报告提供更加多元化的数据过滤标准以及快捷、高效的分组方案选择方式,可以迅速排查、过滤异常样本在物种分布分析、聚类分析中发现某些样本出现异常后,可以根据自身需求进行数据过滤、剔除样本。

    正所谓:自助者,天助之,该过程全程自主分析,无需借助他人之手,仅需几十分钟就能获得过滤/剔除数据后的新结果,真正做到自由控制。

    图3 Omicsmart自定义分组方案

    图4  Omicsmart数据过滤流程

    2.数据挖掘-多角度、多分类水平的数据探索

    微生物多样性分析涉及到的分析角度、模型、阈值类型十分庞杂,目标数据往往是需要从分析模型、阈值选择等多维配合筛选中获得。分类水平、展示角度、阈值等组合繁多,难以一蹴而就,需要不断调试摸索。

    Omicsmart平台提供了强大的数据探索功能。针对数据的展示可以从样本/分组角度进行分析、可以从OTU/(门、纲、目..种)水平进行数据挖掘、可以自由调整阈值范围。

    在差异分析、α多样性指数等常规分析内容中提供了充足的分析模型可供选择,保证了数据挖掘的深度与广度。整体操作便捷,仅需鼠标点击就能组合出满意的结果。


    图5 Omicsmart多角度数据探索-差异分析

    图6 Omicsmart多角度数据探索-α多样性指数

    图7 Omicsmart多角度数据探索-β多样性指数

    3.可视化参数-细致、多样化参数调整

    发表一篇优秀的paper,还需要美观的图形进行数据展示。一个美观的图形能直观、简洁地展示关键信息,让观众可以“看图识意”,减少查看文字、表格数据带来的疲劳感。对于一张优秀的展示图形,字体、标题、辅助线、点大小、配色等细节参数需要面面俱到、精雕细琢。

    Omicsmart平台提供了各类型的全局参数(字体、标题、透明度等)、颜色修改参数、样本类型修改等参数,实时修改、下载,点击鼠标即可操作,不再需要后期复杂的修图。

    图8 Omicsmart图形美化参数-1

    图9 Omicsmart图形美化参数-2

    四、小结

    一个优秀的工具能促进科研的发展,将过往的“异想天开”变为如今的“习以为常”。以动态交互图表的形式进行微生物数据挖掘已经成为了微生物研究中降低试错成本的新趋势。


    基迪奥生物的omicsmart平台提供最全面的动态数据交互功能,助力研究者踏上新趋势的浪潮!


    想要学习更多Omicsmart平台的操作使用方法吗?想更透彻了解微生物研究的思路和流程吗?基迪奥微生物生信培训班火热报名中!参与培训的学员将获得价值2000元的20例样本数据的动态交互平台Omicsmart分析使用权,用自己的数据实操体验个性化分析,点击图片查看培训班详情,培训班名额有限,抓紧报名啦!


    本文作者:基迪奥-阿拉雷

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    发表于 7 天前 | 显示全部楼层
    非常棒,已收藏~~~~
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