Exploring and mitigating shortcomings in single-cell differential expression analysis with a new statistical paradigm

生物 人类遗传学 基因组生物学 计算生物学 单细胞分析 表达式(计算机科学) 统计分析 统计遗传学 进化生物学 基因组学 数据科学 遗传学 生物信息学 细胞 计算机科学 基因组 基因 统计 数学 程序设计语言
作者
Chih-Hsuan Wu,Xiang Zhou,Mengjie Chen
出处
期刊:Genome Biology [BioMed Central]
卷期号:26 (1): 58-58 被引量:16
标识
DOI:10.1186/s13059-025-03525-6
摘要

BACKGROUND: Differential expression analysis is pivotal in single-cell transcriptomics for unraveling cell-type-specific responses to stimuli. While numerous methods are available to identify differentially expressed genes in single-cell data, recent evaluations of both single-cell-specific methods and methods adapted from bulk studies have revealed significant shortcomings in performance. In this paper, we dissect the four major challenges in single-cell differential expression analysis: excessive zeros, normalization, donor effects, and cumulative biases. These "curses" underscore the limitations and conceptual pitfalls in existing workflows. RESULTS: To address the limitations of current single-cell differential expression analysis methods, we propose GLIMES, a statistical framework that leverages UMI counts and zero proportions within a generalized Poisson/Binomial mixed-effects model to account for batch effects and within-sample variation. We rigorously benchmarked GLIMES against six existing differential expression methods using three case studies and simulations across different experimental scenarios, including comparisons across cell types, tissue regions, and cell states. Our results demonstrate that GLIMES is more adaptable to diverse experimental designs in single-cell studies and effectively mitigates key shortcomings of current approaches, particularly those related to normalization procedures. By preserving biologically meaningful signals, GLIMES offers improved performance in detecting differentially expressed genes. CONCLUSIONS: By using absolute RNA expression rather than relative abundance, GLIMES improves sensitivity, reduces false discoveries, and enhances biological interpretability. This paradigm shift challenges existing workflows and highlights the need for careful consideration of normalization strategies, ultimately paving the way for more accurate and robust single-cell transcriptomic analyses.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
夏12完成签到,获得积分10
1秒前
lvsehx发布了新的文献求助10
1秒前
河清海晏完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
YIDAN完成签到,获得积分10
3秒前
moon完成签到,获得积分10
3秒前
godfrey完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
以蓝完成签到,获得积分20
4秒前
SSS完成签到,获得积分10
4秒前
aaa发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
4秒前
思垢发布了新的文献求助10
5秒前
7秒前
LJC完成签到,获得积分10
8秒前
FKHY的应助被时平谊采纳,获得10
8秒前
研友_8QyXr8发布了新的文献求助10
9秒前
Sybil发布了新的文献求助10
9秒前
waveless完成签到,获得积分10
9秒前
TW发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
10秒前
Hello的应助被Vandarkholome采纳,获得10
11秒前
11秒前
刘一硕完成签到,获得积分10
11秒前
kk完成签到 ,获得积分10
11秒前
12秒前
科研通AI6.4的应助被tannie采纳,获得50
13秒前
一见卿心完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
小李完成签到 ,获得积分10
14秒前
v0id的应助被jdl采纳,获得10
15秒前
AireenBeryl531的应助被jdl采纳,获得10
15秒前
蟑螂恶霸发布了新的文献求助10
16秒前
wjohn发布了新的文献求助10
16秒前
yao发布了新的文献求助10
17秒前
17秒前
18秒前
18秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
拉伸高分子熔体中缠结行为的模拟和小角中子散射研究 1080
Encyclopedia of Modern Artificial Intelligence 1000
Особенности технологий и методов информационно-психологических войн СССР с Великобританией и США в период 1939-1953 гг 1000
Analyses de reconnaissances de dettes passées devant les échevins d'Ypres (1249-1291) 600
Cellulose and Cellulose Derivatives: Synthesis, Modification and Applications 600
Experimentelle und numerische Modellierung des dynamischen Trag- und Verformungsverhaltens von hochflexiblen Schutzsystemen gegen Steinschlag 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8150430
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9547421
关于积分的说明 21681059
捐赠科研通 7737790
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3424358
关于科研通互助平台的介绍 2549312
邀请新用户注册赠送积分活动 2467682