解忧小工具|公共数据库中单细胞测序数据仅有一个read文件?别放弃,还有救!!!

前些日子小编下载单细胞RNA测序数据时,发现一个奇怪的现象:明明是一个双端测序的单细胞RNA测序数据,但是数据下载界面只看到1 read per spot,且read读长为98bp(图1),熟悉10x单细胞文库结构的朋友们不难推测出来它是R2文件(也就是转录本reads),并不包含barcode和UMI信息,那么这份数据是不是就不能下载使用了呢?我们应该去哪找barcode和UMI信息呢?


图1

众所周知,10x的单细胞转录组测序文库采用双端测序,所以理论上我们在数据下载界面至少要看到2 reads per spot,分别包括R1(26bp:barcode和UMI序列)、R2(98bp:插入片段)。以图2数据为例,可以看到数据集中每个spot由三部分组成,根据测序数据碱基长度就可推测它们分别是R1、R2和I1(8bp:index序列)。

图2

先给大家说说为什么会有这种情况出现:

这是因为10x单细胞数据在实际上传的时候,很多人会选择上传bam文件,而不是fastq文件(除了fastq文件以外,SRA鼓励提交10x bam文件)。bam是Cellranger生成的输出文件之一,主要存储测序数据和参考基因组比对结果,由于其特殊高效的压缩算法,使得它的文件大小偏小,便于传输。而10x单细胞文库比较特殊,双端测序获得的两个文件中仅R2文件包含mRNA反转录后的cDNA信息,这就使得bam文件中一条read ID仅对应一行插入片段信息,而barcode和UMI以tag的形式存在于bam文件中。当作者在GEO数据库中仅上传bam文件时,系统会对提交的数据进行一系列格式转换,所以我们最终看到的便是只有1 read per spot,在tag中的barcode UMI信息不见了。

因此要获得该数据集的barcode和UMI信息,需要获取作者上传的原始bam文件。点开Data access选项(一般我们进入的SRR数据的位置其实是Metadata页面),会发现Original format中提供了原始bam文件(图3)。

图3

我们可以将Data access选项卡中找到的bam文件下载,下载的bam文件再使用10x官方提供的Cellranger里的工具bamtofastq将其转换为fastq格式文件(见图4-5)。就可以进行后续分析啦~

bamtofastq官网:https://github.com/10XGenomics/bamtofastq

#通过bamtofastq将bam转成fastq

./cellranger/lib/bin/bamtofastq --nthreads=8 P1TLH.bam.1 /output/2fq_P1TLH.bam.1


图4 数据转换完成
图5 bam文件转换为fastq文件

小知识

单细胞测序原始文件还可通过ENA数据库进行下载(https://www.ebi.ac.uk/ena/browser/home),这个数据库由EMBL-Bank 核酸序列数据库基础上发展起来,EMBL数据直接来源于测序工作者提交的数据,主要优势:界面简洁友好,数据源直接以表格呈现,且可直接得到原始数据文件的下载地址。比如图1数据,可直接在搜索栏输入SRR7276478,就可获得bam文件下载链接。

所以,在下载10x单细胞原始数据时,除了用sra-tools将SRA数据分为R1、R2、I1三个fastq.gz文件外;我们还可以直接下载bam文件(此时需注意不要再下载SRA数据了),千万别只看到1 read per spot就觉得这个数据不能用,然后就把它放弃了。

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