使用IPA進行單細胞深度分析（上篇）——IPA案例25
單細胞分析技術(shù)測量的是單個細胞中基因的表達，這項技術(shù)揭示了海量細胞中每個細胞的獨特轉(zhuǎn)錄庫。既然現(xiàn)在我們可以很好地量化單個細胞中單個基因的表達，那么有什么工具可以幫助我們解釋這些海量數(shù)據(jù)背后深層的生物學(xué)意義呢？
IPA（Ingenuity?Pathway?Analysis）是一個依托自有知識庫的分析軟件，它可以預(yù)測每個細胞或細胞簇中正在發(fā)生的生物學(xué)過程。單細胞研究中受歡迎的領(lǐng)域之一是器官的細胞組成圖譜，無論是成年動物中完全分化的器官，還是胚胎或胎兒中仍在快速發(fā)育的器官。因此，本教程選取的案例關(guān)注的是受孕后14周發(fā)育中人類肝臟的細胞類型（數(shù)據(jù)來源：doi:10.1038/s41586-019-1652-y）。由于涉及的功能較多，小編特此將案例分為了上中下三篇進行仔細的講解。
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1.?處理下機測序數(shù)據(jù)
使用CLC Genomics?Workbench軟件中的單細胞分析模塊處理原始的單細胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，如圖1所示為CLC生成的UMAP細胞簇。CLC的workflow可直接將差異表達數(shù)據(jù)傳入IPA進行深度分析。
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2.?使用Land Explorer評估關(guān)鍵marker
使用CLC軟件中的細胞marker分類器自動識別和標(biāo)記細胞簇，并計算每個簇的差異表達基因（即相對于所有其他簇的總合）。
使用Land Explorer來搜索一個代表某種細胞類型的基因：SAA4（血清淀粉樣蛋白A4，組成型）。SAA4是肝細胞簇中高度富集的標(biāo)志物之一。
在IPA的Genes and Chemicals搜索選項卡中鍵入SAA4，點擊Search按鈕，然后單擊其基因名稱，打開基因視圖。OmicSoft Land Explorer部分（圖2中黃色標(biāo)題的欄目）有許多超鏈接，點擊即可打開SAA4的各個視圖，例如基因表達視圖、突變頻率視圖等。這些視圖源自14萬+多個經(jīng)人工收錄的組學(xué)數(shù)據(jù)集（每季度持續(xù)新增數(shù)據(jù)集）。
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單擊GTEx欄目下的RNA-seq expression部分中的超鏈接，即可在Land Explorer中打開如下視圖：
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可見，在所有組織中，SAA4在成人肝臟中表達最高（圖3頂部區(qū)域）。這也與SAA4在14周齡發(fā)育中肝臟提取的單個肝細胞中觀察到的特異性表達一致。
返回基因視圖，單擊Human Cell Landscape (HCL)的超鏈接，如下圖，可見相對于HCL的其它細胞，SAA4在肝細胞中過度表達。
?3.?批量上傳表達量數(shù)據(jù)集到IPA
考慮到部分用戶沒有CLC，這里介紹的是如何手動上傳數(shù)據(jù)到IPA進行分析。批量上傳的數(shù)據(jù)集需要是文本文件（.txt），每個文件代表一個細胞簇：
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將需要批量上傳的所有數(shù)據(jù)集文件放在一個文件夾中，然后如下所示批量上傳。
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?4.?單細胞表達數(shù)據(jù)的批量分析
右鍵單擊數(shù)據(jù)集文件夾，然后選擇Expression Batch Analysis，設(shè)置核心分析的分析參數(shù)，這些參數(shù)會應(yīng)用于要分析的所有數(shù)據(jù)集。如果您希望對每個分析使用不同的參數(shù)設(shè)置，則需要分別對每個文件進行分析。
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在下一篇推文中，我們會繼續(xù)從本次分析的結(jié)果出發(fā)，深入解析有意義的生物學(xué)調(diào)控子和及其對功能的影響。
