单细胞不同样本数据整合-解决AnnData合并时ValueError: cannot reindex from a duplicate axis问题

简介: 单细胞不同样本数据整合-解决AnnData合并时ValueError: cannot reindex from a duplicate axis问题

项目场景:

使用scanpy包进行单细胞数据分析时,往往需要整合多个样本的数据,也就是将多个AnnData对象合并为一个AnnData对象。

例如将adata_1和adata_2合并为adatas,可行的一种方法是:·

import anndata as ad 
adatas = [adata1,adata2]
adatas = ad.concatenate(adatas)

(concatenate请参考https://anndata.readthedocs.io/en/latest/generated/anndata.AnnData.concatenate.html#anndata.AnnData.concatenate)


问题描述:

在一次合并中,出现报错:“ValueError: cannot reindex from a duplicate axis”


原因分析:

“ValueError: cannot reindex from a duplicate axis”,按我的理解是指合并方向上的索引出现重复。


在本例中即adata_1和adata_2中的adatas.obs_names(adata.obs.index)有重复。

来看看单个数据的obs.index:

adata_1.obs_names  #adata_1.obs.index
Index(['AAACCCAAGCTGTTAC-1', 'AAACCCAAGTTTCTTC-1', 'AAACCCACATGGGATG-1',
       'AAACCCAGTCTGTAGT-1', 'AAACCCATCACATTGG-1', 'AAACCCATCTCTGCCA-1',
       'AAACGAAAGAGTCGAC-1', 'AAACGAAAGCATTTCG-1', 'AAACGAAGTCCATAGT-1',
       'AAACGCTCACCCATAA-1',
       ...
       'TTTGGTTGTAAGCAAT-1', 'TTTGGTTGTAGCTTGT-1', 'TTTGGTTGTCACTCTC-1',
       'TTTGGTTTCTCCGAAA-1', 'TTTGTTGCAATTTCTC-1', 'TTTGTTGCACTAGTAC-1',
       'TTTGTTGCAGCTCATA-1', 'TTTGTTGGTCGACGCT-1', 'TTTGTTGTCCGTACGG-1',
       'TTTGTTGTCCTGGTCT-1'],
      dtype='object', length=5699)

可以看到未经处理的index默认就是每个细胞的barcode字符串

第一种可能:单个数据内部obs.index重复(因为index是单个实验的barcode,因此可能性比较小);

第二种可能:两个数据使用了相同的obs.index造成重复(两个实验的barcode重复,可能性比较大).

接下来依次排查解决。

解决方案:

首先,为排除第一种可能,对单个数据的obs_name进行make_unique,调用AnnData对象obs_names_make_unique函数:

data_1.obs_names_make_unique()
data_2.obs_names_make_unique()


再次进行数据合并:

adata = ad.concat(adata, merge = "same")

不再出现报错,问题解决。

但出现警告:

Observation names are not unique. To make them unique, call `.obs_names_make_unique`.


说明第二种可能性也发生了,即不同样本使用了相同的barcode,造成合并后index和细胞不一一对应。


为了区分不同样本的obs,在原先默认的obs.index上加上样本标记,例如:

adata_1.obs_names=['sub_CRC3-'+x for x in adata_1.obs_names]
adata_1.obs_names
Index(['sub_CRC3-AAACCCAAGCTGTTAC-1', 'sub_CRC3-AAACCCAAGTTTCTTC-1',
       'sub_CRC3-AAACCCACATGGGATG-1', 'sub_CRC3-AAACCCAGTCTGTAGT-1',
       'sub_CRC3-AAACCCATCACATTGG-1', 'sub_CRC3-AAACCCATCTCTGCCA-1',
       'sub_CRC3-AAACGAAAGAGTCGAC-1', 'sub_CRC3-AAACGAAAGCATTTCG-1',
       'sub_CRC3-AAACGAAGTCCATAGT-1', 'sub_CRC3-AAACGCTCACCCATAA-1',
       ...
       'sub_CRC3-TTTGGTTGTAAGCAAT-1', 'sub_CRC3-TTTGGTTGTAGCTTGT-1',
       'sub_CRC3-TTTGGTTGTCACTCTC-1', 'sub_CRC3-TTTGGTTTCTCCGAAA-1',
       'sub_CRC3-TTTGTTGCAATTTCTC-1', 'sub_CRC3-TTTGTTGCACTAGTAC-1',
       'sub_CRC3-TTTGTTGCAGCTCATA-1', 'sub_CRC3-TTTGTTGGTCGACGCT-1',
       'sub_CRC3-TTTGTTGTCCGTACGG-1', 'sub_CRC3-TTTGTTGTCCTGGTCT-1'],
      dtype='object', length=5699)

在adata_1的obs_names字符串前加上用来样本名称“sub_CRC3”,用来在后续整合分析中区分各样本。

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