R (프로그래밍 언어 MWASTools #
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2017-06-29 00:42:35 (rev. 2)
aycho@insilicogen.com
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Category: Software

개요
패키지 설치
주요기능
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개요 #

[Metabolomics]는 생물종의 체내 대사물질 변화 분석을 통해 생물 종의 대사경로 조절을 이해하고 특정 자극 등의 조건에 발생하는 주요 대사체 군의 변화를 규명하는 분야이다. 대사물질 분석을 위해 HPLC(High-performance liquid chromatography), GC(Gas stomatography), MS(Mass stomatography), NMR(Nuclear magnetic resonance) 등의 여러 장비를 이용하여 biofluid나 다양한 조직의 대사체 정보를 확보하여, 대사 물질들에 대한 신호들을 통계처리와 관련된 데이터베이스와의 비교를 통해 화학 물질들에 대한 분석을 수행한다. MWASTools는 NMR 기계에서 생성된 대사체 정보 분석을 위해 사용되는 분석툴 중에 하나로 [R] 언어로 만들어져있다. [Bioconductor]에서 제공되며, 주요 기능으로 데이터 QC(quality control), metabolite-phenotype wide association model(MWAS), metabolites assignment, 시각화 기능 등이 있다.

패키지 설치 #

사용자의 컴퓨터에 설치된 R의 버전이 3.3 이상이면 설치 및 사용을 할 수 있다. bioconductor의 설치 코드를 이용하면 쉽게 설치할 수 있다. R 명령어 창에 다음과 같이 입력하면 연동된 패키지까지 설치해준다.

source("http://bioconductor.org/biocLite.R")

biocLite("MWASTools")

주요기능 #

QC 분석 #

대사체 데이터는 다변량통계분석기법(PCA)을 이용하여 분석한다. MWASTools 에서는 PCA와 CV 통계분석방법을 적용하여 대사체 데이터의 QC 분석을 수행한다. 아래는 예제 코드이다.

#PCA 분석 
PCA_model = QC_PCA(metab_data, scale = FALSE, center = TRUE)

# PCA 분석 결과 PLOT 
# PC1 vs PC2 
QC_PCA_scoreplot(PCA_model, metab_data, main = "PC1 vs PC2")
# PC3 vs PC4 
QC_PCA_scoreplot(PCA_model, metab_data, px = 3, py = 4, main = "PC3 vs PC4")

#CV calculation
metabo_CV = QC_CV(metab_data, plot_hist = FALSE)

#NMR spectrum colored according to CVs
CV_spectrum = QC_CV_specNMR(metab_data, ref_sample = "QC1")

#대사체 정보 필터링 
metab_data = CV_filter, metabo_CV, CV_th = 0.3)

Metabolome-wide associations #

특정 표현형과 NMR 값에 대한 상관관계 분석이 가능하며 결과값을 시각화해준다. 아래는 예제 코드이다.

# MWAS Study     
MWAS_BMI = MWAS_stats(metab_data, disease_id = "pheno_1", confounder_ids = c("factor_1", "factor_2"), assoc_method = "spearman", mt_method = "BH")

Metabolites assignment #

특정 형질에 대한 연관성이 정확히 알려지지 않은 NMR signal 중 해당 형질과 연관될 것으로 추정되는 NMR signal 탐색을 도와준다. MWASTools 에서는 물질의 신호들 중 관심을 가지는 물질의 신호세기들간의 상관관계를 이용하여 분석하는 방법인 STOCSY (statistical total correlation spectroscopy) 분석법을 활용하여 대사물질의 변화를 설명하는데 도움을 준다. 아래는 예제 코드이다.

# unknown nmr assignment 
stocsy = STOCSY_NMR(metab_data, ppm_query = 1.04)

참조문헌 #

[https://www.bioconductor.org/packages/release/bioc/vignettes/MWASTools/inst/doc/MWASTools.html]

[https://en.wikipedia.org/wiki/Metabolomics]