SCiLS™ Lab成像数据处理软件可扩展的应用功能

MALDI质谱成像常常产生海量的数据，需要借助专业的软件才能实现有效的数据挖掘。布鲁克推出了SCiLS™ Lab软件，这款软件集数据分析和数据可视化于一身，能够从质谱成像数据中快速地获取有价值的生物信息，从而极大地提高了研究人员的工作效率。

SCiLS™ Lab软件提供了离子图像即时可视化、空间聚类分析、主成分分析（PCA）、共定位分析等功能。除了这些功能之外，它还提供了SCiLS™ Lab API扩展功能接口。

SCiLS Lab API是什么？

SCiLS™ Lab API是SCiLS™ Lab质谱成像数据处理软件可扩展性的应用，旨在为用户的数据处理提供更多的灵活度。

SCiLS™ Lab API允许用户使用R语言 ( https://www.r-project.org/ ) 或Python语言 ( https://www.python.org/ )编写和运行所需数据处理的脚本。在SCiLS™ Lab软件包中，提供了详尽的SCiLS™ Lab API说明文档，文档中包括R或Python语言包的安装以及各自的参考示例，包括通用示例和特殊示例。

图1: 通过Python实现对带有CCS信息的质谱成像数据的UMAP分析。a. UMAP对质谱成像数据的降维分析；b、c和d是UMAP处理结果导回至SCiLS™ Lab中以实现可视化分析；b.在UMAP第1维度的可视化结果；c.在UMAP第2维度的可视化结果；d.通过UMAP分析后得到的空间聚类结果图。

SCiLS Lab API能做什么？

SCiLS™ Lab API的通用示例（适用于R和Python）详细解释了API的核心概念。可通过访问SCiLS™ Lab安装目录下的“SCiLS Lab API Documentation”来了解其使用方法和所需的数据集，它的功能包括： 

检索给定质荷比范围内的离子强度信息，并展示如何使用该信息创建基于强度阈值的质量标签，然后在该阈值的基础上创建区域；

从峰值列表中计算对数转换强度值的主成分分析，并将PCA分数作为点图像存储到数据集中；

在这些点图像上通过k-means算法做聚类分析。这一部分还可以直接应用于带有CCS信息的timsTOF fleX成像数据集。聚类分析的结果会被保存到数据集中；

计算数据集中所有图谱与指定区域的平均图谱的相关性，并将相关性系数保存回数据集中；

离子图像和质量标签的可视化。 

此外，还有一些有用的示例，未包含可执行的数据，可能需要额外的依赖项。尽管如此，这些示例的架构可以轻松应用于其他的数据集。它们涵盖了以下几个方面：

自动生成可视化的离子图像报告；

UMAP分析应用于timsTOF fleX采集的带有CCS信息的成像数据、并可回传到SCiLS™ Lab软件中，实现分析结果的可视化（如图1所示）； 

生成带有区域属性和信号强度的数据帧，用于后续统计分析； 

在Python中生成每个区域的平均峰值强度表。

SCiLS Lab API如何使用？

说明文档提供了上述所有功能的脚本，供具有R或Python编程语言基础的用户参考、以编写出符合自己需求的脚本。图2给出的是进行UMAP分析的R语言参考脚本。值得注意的是，在运用示例中的脚本运行时，数据保存的路径需调整一致。运用SCiLS™ Lab API分析数据时，数据不能同时在SCiLS™ Lab中打开。

图2：对带有CCS信息的质谱成像数据进行UMAP分析的R语言参考脚本

小结