배치 효과
Batch effect분자생물학에서 배치 효과는 실험의 비생물학적 요인이 실험에 의해 생성된 데이터에 변화를 일으킬 때 발생합니다.이러한 효과는 원인이 실험에서 관심 있는 하나 이상의 결과와 관련이 있는 경우 부정확한 결론을 초래할 수 있습니다.마이크로어레이, 질량분석계,[1] 단세포 RNA 염기서열 분석 [2]데이터를 사용하는 실험 등 많은 유형의 고처리량 염기서열 분석 실험에서 흔히 볼 수 있습니다.그것들은 유전체학이나 높은 처리량 배열 연구의 맥락에서 가장 일반적으로 논의되지만, 과학의 다른 분야에서도 존재한다.[1]
정의들
"배치 효과"라는 용어의 여러 정의가 문헌에서 제안되었다.Lazar 외 연구진(2013)은 "특히 데이터의 출처와 발현 방법이 완전히 알려져 있지 않거나 기록되지 않기 때문에 소위 배치 효과에 대한 완전하고 명확한 정의를 제공하는 것은 어려운 작업"이라고 지적했다.마이크로 어레이 실험에 초점을 맞추어, 그들은 이전의 몇 가지 실험에 기초한 새로운 정의를 제안한다: "T]he 배치 효과는 샘플이 다른 배치로 처리되고 측정될 때 체계적인 기술적 차이를 나타내며, MAGE [마이크로 어레이 유전자 발현] [3]실험 중에 기록된 생물학적 변화와 관련이 없다."
원인들
다음을 포함하여 많은 잠재적 가변 요인이 배치 효과의 잠재적 원인으로 확인되었습니다.
수정
높은 처리량 실험에서 배치 효과를 보정하기 위해 다양한 통계 기법이 개발되었습니다.이러한 기법은 실험 설계 및 데이터 분석 단계에서 사용하기 위한 것이다.그들은 역사적으로 주로 유전체학 실험에 집중해왔으며, 최근에야 단백질학 [5]같은 다른 과학 분야로 영역을 넓히기 시작했다.이러한 기술과 관련된 문제 중 하나는 실제 생물학적 [6]변이를 의도하지 않게 제거할 수 있다는 것이다.배치 효과를 검출하거나 수정하는 데 사용된 기술은 다음과 같습니다.
- 미세 배열 데이터의 경우 교란 요인이 랜덤 [7]절편으로 포함된 선형 혼합 모형이 사용되었습니다.
- 2007년 존슨 등은 배치 효과를 보정하기 위한 경험적 베이지안 기법을 제안했다.이 접근방식은 작은 배치 [4]크기로 효과적으로 사용할 수 있다는 점에서 이전 방법보다 개선되었습니다.
- 2012년에는 sva 소프트웨어 패키지가 도입되었습니다.이것은 이전에 높은 처리량 실험에서 재현성을 개선하고 의존성을 감소시키는 것으로 보여졌던 대리 변수 추정의 사용을 포함하여 배치 효과를 조정하기 위한 여러 기능을 포함한다.
- Hagverdi 등(2018)은 데이터에서 [2]상호 가장 가까운 이웃의 탐지를 기반으로 단세포 RNA-seq 데이터를 위해 설계된 기술을 제안했다.
- Papiez 등(2019)은 높은 처리량 데이터에서 [8]알 수 없는 값의 배치 효과를 식별하기 위한 동적 프로그래밍 알고리즘을 제안했다.
레퍼런스
- ^ a b c d e Leek, Jeffrey T.; Scharpf, Robert B.; Bravo, Héctor Corrada; Simcha, David; Langmead, Benjamin; Johnson, W. Evan; Geman, Donald; Baggerly, Keith; Irizarry, Rafael A. (October 2010). "Tackling the widespread and critical impact of batch effects in high-throughput data". Nature Reviews Genetics. 11 (10): 733–739. doi:10.1038/nrg2825. ISSN 1471-0056. PMC 3880143. PMID 20838408.
- ^ a b Haghverdi, Laleh; Lun, Aaron T L; Morgan, Michael D; Marioni, John C (May 2018). "Batch effects in single-cell RNA-sequencing data are corrected by matching mutual nearest neighbors". Nature Biotechnology. 36 (5): 421–427. doi:10.1038/nbt.4091. ISSN 1087-0156. PMC 6152897. PMID 29608177.
- ^ Leek, Jeffrey T.; Johnson, W. Evan; Parker, Hilary S.; Jaffe, Andrew E.; Storey, John D. (2012-03-15). "The sva package for removing batch effects and other unwanted variation in high-throughput experiments". Bioinformatics. 28 (6): 882–883. doi:10.1093/bioinformatics/bts034. ISSN 1460-2059. PMC 3307112. PMID 22257669.
- ^ a b c d Johnson, W. Evan; Li, Cheng; Rabinovic, Ariel (2007-01-01). "Adjusting batch effects in microarray expression data using empirical Bayes methods". Biostatistics. 8 (1): 118–127. doi:10.1093/biostatistics/kxj037. ISSN 1468-4357. PMID 16632515.
- ^ Čuklina, Jelena; Pedrioli, Patrick G. A.; Aebersold, Ruedi (2020). Review of Batch Effects Prevention, Diagnostics, and Correction Approaches. Methods in Molecular Biology. Vol. 2051. pp. 373–387. doi:10.1007/978-1-4939-9744-2_16. ISBN 978-1-4939-9743-5. ISSN 1940-6029. PMID 31552638.
- ^ Goh, Wilson Wen Bin; Wang, Wei; Wong, Limsoon (June 2017). "Why Batch Effects Matter in Omics Data, and How to Avoid Them". Trends in Biotechnology. 35 (6): 498–507. doi:10.1016/j.tibtech.2017.02.012. PMID 28351613.
- ^ Espín-Pérez, Almudena; Portier, Chris; Chadeau-Hyam, Marc; van Veldhoven, Karin; Kleinjans, Jos C. S.; de Kok, Theo M. C. M. (2018-08-30). Krishnan, Viswanathan V. (ed.). "Comparison of statistical methods and the use of quality control samples for batch effect correction in human transcriptome data". PLOS ONE. 13 (8): e0202947. Bibcode:2018PLoSO..1302947E. doi:10.1371/journal.pone.0202947. ISSN 1932-6203. PMC 6117018. PMID 30161168.
- ^ Papiez, Anna; Marczyk, Michal; Polanska, Joanna; Polanski, Andrzej (2019-06-01). Berger, Bonnie (ed.). "BatchI: Batch effect Identification in high-throughput screening data using a dynamic programming algorithm". Bioinformatics. 35 (11): 1885–1892. doi:10.1093/bioinformatics/bty900. ISSN 1367-4803. PMC 6546123. PMID 30357412.