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arboreto-grn-inference

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更新于 10-15 22:39

技能介绍

用途:Arboreto 从基因表达数据推断基因调控网络(GRN)。针对每个靶基因,以其他基因(或指定转录因子列表)为特征训练基于树的回归模型,输出 TF、target、importance 三元组。适用于 bulk RNA-seq 与单细胞 RNA-seq(细胞为行、基因为列)的网络推断,也可作为 pySCENIC 流程第一步(邻接矩阵)生成工具,并支持多随机种子共识网络与跨条件比较。下游调控子识别与活性评分需结合 pySCENIC。

主要能力:提供两个可互换算法——GRNBoost2(随机梯度提升,含早停,速度快、内存较低,适合大数据集与单细胞规模)和 GENIE3(随机森林/ExtraTrees,较慢、内存较高,适合复现已发表 GENIE3 结果或作为独立验证);两者输入输出格式一致。计算经 Dask 并行,可从本机多核扩展到 HPC 集群。

使用方式:安装 pip install arboreto distributed networkx matplotlib。数据为观测(细胞/样本)为行、基因为列的表达矩阵(TSV/CSV)及可选每行一个基因名的 TF 列表。以脚本运行时必须用 if name == 'main': 包裹(Dask 使用多进程;Jupyter 中不需要)。核心调用:from arboreto.algo import grnboost2;grnboost2(expression_data=..., tf_names=..., seed=777)。结果按重要性降序,三列 TF、target、importance;可按阈值或每个靶基因取 Top N 过滤后保存为 TSV;无表头版本可供 pySCENIC 使用。可显式创建 distributed.Client 控制资源,或在集群上启动 dask-scheduler 与 dask-worker 后连接。可选 networkx、matplotlib 绘制网络图。

限制与注意:importance 不是 p 值,仅表示树模型特征重要性;算法会给所有 TF-靶对打分,保留多少边需用户决定(D4 无安全默认值)。不限制调控因子会使任意相关基因成为调控因子,建议使用与物种匹配的 TF 列表。seed 仅影响可复现性。Dask 后端只影响运行时间。本资料未提供收费、价格或平台支持信息。