scRNA分析| gghalves绘制单细胞数据的豆荚图/对半小提琴图

生信补给站

发布于 2024-03-06 10:46:47

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发布于 2024-03-06 10:46:47

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前面分别介绍过了单细胞常见的可视化方式DimPlot，FeaturePlot ，DotPlot ，VlnPlot 和 DoHeatmap的优化方式

本次介绍ggplot2 - gghalves 绘制豆荚图/对半小提琴图的方法。

一载入R包，数据

仍然使用之前注释过的sce.anno.RData数据，后台回复 anno 即可获取。

首先下载gghalves-R包，然后geom_half_violin绘制分半小提琴图

library(Seurat)
library(tidyverse)
#devtools::install_github('erocoar/gghalves')
library(gghalves)
library(gridExtra)

load("sce.anno.RData")
head(sce2,2)

提取基因表达量

使用FetchData函数提取自己研究关注的基因表达量以及重要的分组和注释信息

gene <- c("BNIP3","CD3D","CSTB","APOE","EGFR","VEGFA","IL6")
exprs <- data.frame(FetchData(object = sce2, vars = c("celltype",gene,"group")) )
exprs$Proj <- "Seurat"

二 gghalves 绘图

1，绘制单一基因

首先绘制单个基因的对半小提琴图，先提取单一分组的数据，然后使用

geom_half_violin函数进行绘制左半边，然后叠加右边的图，注意side='r' 参数

p <- ggplot() +
  geom_half_violin(data = exprs[exprs$group == 'MET',],
                   aes(x = Proj, y = BNIP3, fill = group),
                   color = 'black',
                   scale = 'width') 

#在上图基础上叠加右边，绘图逻辑相同
p1 <- p +
  geom_half_violin(data = exprs[exprs$group == 'PT',],
                   aes(x = Proj, y = BNIP3, fill = group),
                   color = 'black',
                   scale = 'width',
                   side = 'r')
p1

使用ggplot2的参数对图形进行修饰

p2 <- p1 +
  theme_bw() +
  theme(axis.text.x = element_blank(),
        panel.grid = element_blank()) +
  scale_fill_manual(values = c("#E39A35","#68A180")) +
  labs(x = 'BNIP3', y = 'Expression Level') #y轴标题本文内容修改
p2

2，批量绘制多个基因

当基因个数较多时，使用循环的方式无疑是一种很好的选择

# 创建空的图表列表
plot_list <- list()

# 循环替换基因并创建半小提琴图层
for (gene in c("CD3D","CSTB","APOE","EGFR","VEGFA","IL6")) {
# 创建半小提琴图层
  violin_layer1 <- ggplot() + geom_half_violin(data = exprs[exprs$group == "MET", ],
                                   aes(x = Proj, y = !!sym(gene), fill = group),
                                   color = 'black',
                                   scale = 'width')
  violin_layer2 <- geom_half_violin(data = exprs[exprs$group == 'PT',],
                   aes(x = Proj, y = !!sym(gene), fill = group),
                   color = 'black',
                   scale = 'width',
                   side = 'r')
# 添加图层到图表列表中
  plot_list[[gene]] <- violin_layer1 + violin_layer2 +
    theme_bw() +
    theme(axis.text.x = element_blank(),
          panel.grid = element_blank()) +
    scale_fill_manual(values = c("#E39A35","#68A180")) +
    labs(x = gene ,y = 'Expression Level')
}

# 列表中的所有图绘制到一张图中
combined_plot <- do.call(grid.arrange, c(plot_list, nrow =2, ncol = 3))
# 绘图
combined_plot

3，分celltype进行绘制

需要前期使用reshape2的melt函数将提取的重点基因数据，分组数据和celltype数据转为长数据，然后facet_grid函数添加细胞类型的分面。

#从Seurat对象中提取细胞注释以及基因表达量
gene <- c("CD3D","CSTB","APOE","EGFR","VEGFA","IL6")

exprs$Cell <- rownames(exprs)
exprs.melt <- reshape2::melt(exprs, 
                             id.vars = c("Cell","celltype","group"), 
                             measure.vars = gene,
                             variable.name = "gene", 
                             value.name = "Expr")
head(exprs.melt, 10)


p5 <- ggplot() +
  geom_half_violin(data = exprs.melt[exprs.melt$group == 'MET',],
                   aes(x = gene, y = Expr, fill = group),
                   color = 'black',
                   scale = 'width')  + 
  facet_grid(rows = vars(celltype), scales = 'free_y')

#在上图基础上叠加，绘图逻辑相同
p51 <- p5 +
  geom_half_violin(data = exprs.melt[exprs.melt$group == 'PT',],
                   aes(x = gene, y = Expr, fill = group),
                   color = 'black',
                   scale = 'width',
                   side = 'r') + 
  facet_grid(rows = vars(celltype), scales = 'free_y')
p51

p52 <- p51 + 
  theme_bw() +
  theme(
        panel.grid = element_blank()) +
  scale_fill_manual(values = c("#E39A35","#68A180")) +
  labs(x = "", y = 'Expression Level') #y轴标题本文内容修改
p52

到这里就完成了分组情况下的对半小提琴图的绘制，geom_half_violin 该函数这种有 geom_half_boxplot ，ggbeeswarm::geom_beeswarm，geom_half_dotplot，geom_half_boxplot ，geom_half_point等多种变种，可自行尝试。单细胞数据可能不是很合适。

参考资料:

https://cran.r-project.org/web/packages/gghalves/vignettes/gghalves.html

https://stackoverflow.com/questions/71752123/geom-half-violin-on-right-side-of-plot-cut-off

本文参与腾讯云自媒体同步曝光计划，分享自微信公众号。

原始发表：2024-03-04，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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