ExCYT: Een grafische gebruikersinterface voor het stroomlijnen van de analyse van High-dimensionale Cytometry gegevens

Voorschotten in stroom cytometry evenals de komst van massale cytometry heeft toegestaan clinici en wetenschappers te snel identificeren en fenotypische karakteriseren biologisch en klinisch interessant monsters met nieuwe niveaus van resolutie, maken grote high-dimensional data sets die informatie rijke^1,2,3. Terwijl conventionele methoden voor het analyseren van stroom cytometry gegevens zoals handmatige gating eenvoudiger voor experimenten waarbij er paar markeringen en de markeringen hebben visueel waarneembaar populaties zijn, kan deze aanpak mislukken om te genereren reproduceerbare resultaten bij het analyseren van de hoger-dimensionale datasets of degenen met markeringen, vlekken op een spectrum. Bijvoorbeeld, in een multi-institutionele studie, waren waar intra-cellulaire kleuring (ICS) testen wordt uitgevoerd om na te gaan van de reproduceerbaarheid van antigeen-specifieke T cel reacties, ondanks goede interlaboratorium precisie, analyse, met name quantitating gating, introduceerde een belangrijke bron van variabiliteit⁴. Bovendien, het proces van gating handmatig bevolking van belangen, naast zeer subjectief is zeer tijdrovend en arbeid-intensieve. Echter behoort het probleem van het hoge-dimensionale datasets analyseren in een robuuste, efficiënte en tijdige wijze niet nieuw voor de wetenschappen van het onderzoek. Gen expressie studies genereren vaak extreem hoge-dimensionale datasets (vaak over de volgorde van honderden genen) waar handmatige vormen van analyse zou gewoon onhaalbaar. Om aan te pakken van de analyse van deze data sets, is er veel werk in het ontwikkelen van bioinformatic hulpmiddelen te parsen van gen expressie gegevens⁵. Deze algoritmische benaderingen hebben zojuist onlangs aangenomen in de analyse van cytometry gegevens zoals het aantal parameters is toegenomen en hebben bewezen te zijn van onschatbare waarde zijn in de analyse van deze hoge dimensionale datasets^6,7.

Ondanks de generatie en de toepassing van een verscheidenheid van algoritmen en softwarepakketten waarmee wetenschappers deze hoge-dimensionale bioinformatic benaderingen toepassen op hun stroom cytometry gegevens, blijven deze analytische technieken nog steeds grotendeels ongebruikt. Hoewel er wellicht een verscheidenheid van factoren die de wijdverspreide goedkeuring van deze benaderingen van cytometry gegevens⁸hebben beperkt, de grote belemmering we vermoeden in gebruik van deze benaderingen van wetenschappers, is een gebrek aan computationele kennis. In feite, zijn veel van deze softwarepakketten (dat wil zeggen, flowCore, flowMeans en OpenCyto) geschreven in programmeertalen zoals R, waarvoor nog steeds inhoudelijke kennis van programmeren moeten worden uitgevoerd. Softwarepakketten zoals FlowJo hebben gevonden tussen wetenschappers te wijten aan de eenvoud van gebruik en ‘plug-n-play’ aard, alsmede de compatibiliteit met het besturingssysteem van de PC gunst. Om de verscheidenheid van geaccepteerde en waardevolle analytische technieken om de wetenschapper onbekend programmering, hebben we ExCYT, een grafische-gebruikersinterface (GUI) die gemakkelijk kan worden geïnstalleerd op een PC/Mac, die veel van de nieuwste technieken trekt inclusief dimensionaliteit reductie voor intuïtieve visualisatie, een verscheidenheid van clustering methoden genoemd in de literatuur, samen met nieuwe functies te verkennen van de uitvoer van deze clustering algoritmen met heatmaps en roman high-dimensionale stroom/vak percelen.

ExCYT is een grafische gebruikersinterface gebouwd in MATLAB en daarom kan ofwel worden uitgevoerd binnen MATLAB direct of een installateur is op voorwaarde dat kan worden gebruikt voor het installeren van de software op elke PC/Mac. De software is beschikbaar op https://github.com/sidhomj/ExCYT. Presenteren we een gedetailleerd protocol voor het importeren van gegevens, vooraf verwerken, voeren t-GND dimensionaliteit vermindering, clusterconfiguratiegegevens, sorteren & filteren op basis van gebruikersvoorkeuren, en weergave-informatie over de clusters van belang via heatmaps en roman clusters hoge-dimensionale stroom/vak percelen ()Figuur 1). Assen op de t-GND percelen zijn willekeurig en in willekeurige eenheden en als zodanig, zoals in de cijfers voor de eenvoud van de gebruiker niet altijd interface. De kleuring van gegevenspunten in de “t-GND Heatmaps” is van blauw naar geel op basis van het signaal van de aangegeven markering. Cluster oplossingen, is de kleur van het gegevenspunt willekeurige gebaseerd op clusteraantal. Alle onderdelen van de werkstroom kunnen worden uitgevoerd in het één deelvenster GUI ()Figuur 2 & tabel 1). Tot slot zullen we laten zien dat het gebruik van ExCYT op eerder gepubliceerde gegevens verkennen de immuun landschap van niercelcarcinoom in de literatuur, ook met soortgelijke methoden geanalyseerd. De monster-dataset die we gebruikt voor het maken van de cijfers in dit manuscript samen met het protocol hieronder vindt u op https://premium.cytobank.org/cytobank/projects/875, bij het registreren van een account.