[論文レビュー] BioStatFlow -Statistical Analysis Workflow for "Omics" Data

Daniel Jacob, Catherine Deborde+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 9, 2020

Metabolomics and Mass Spectrometry Studies参考文献 7被引用数 4

ひとこと要約

BioStatFlow は、高度な統計専門知識がなくても生物学者が R ベースのワークフローを用いてエンドツーエンドの 'オミクス' データ解析を実行できる、無料で使いやすいウェブアプリケーションです。正規化、補完、単変量および多変量解析、ネットワーク可視化までをガイドし、出力を簡単に保存またはダウンロードできます。

ABSTRACT

BioStatFlow is a free web application, useful to facilitate the performance of statistical analyses of "omics", including metabolomics, data using R packages. It is a fast and easy on-line tool for biologists who are not experts in univariate and multivariate statistics, do not have time to learn R language, and only have basic notions in biostatistics. It guides the biologist through the different steps of a statistical workflow, from data normalization and imputation of missing data to univariate and multivariate analyses. It also includes tools to reconstruct and visualize networks based on correlations. All outputs are easily saved in a session or downloaded. New analytical modules can be easily included upon request. BioStatFlow is available online: http://biostatflow.org

研究の動機と目的

• 高度な統計訓練を受けていない生物学者が 'オミクス' データの統計解析に直面する課題に対処すること。
• 非専門家ユーザーが複雑な統計的手順を効果的に行えるように、スムーズでインタラクティブなワークフローを提供すること。
• メタボロミクスや類似分野における R プログラミングおよび多変量統計の学習曲線を軽減すること。
• 出力のエクスポートやセッションの保存が容易な機能により、再現可能で共有可能な解析セッションを促進すること。
• 要請に応じて新しい分析モジュールを追加可能とする拡張性を提供すること。

提案手法

• 既存の R パッケージを活用して、ウェブインターフェース内で統計操作を実行する。
• データインポートから最終的な可視化までを段階的にガイドするワークフローを実装する。
• 確立された統計的手法を用いて、データの正規化と欠損値補完を自動化する。
• 『オミクス』データ向けに、一変量検定（例：t検定、ANOVA）および多変量手法（例：PCA、PLS-DA）を統合する。
• 相関に基づくネットワーク再構築と可視化を実装し、生物学的インサイトを提供する。
• 解析セッションを保存し、複数のフォーマットで結果をエクスポート可能にする機能を提供し、再現性を確保する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 R を学ばずに、非専門家バイオロジストが 'オミクス' データに対して堅牢な統計解析をどのように実行できるか？
• RQ2 メタボロミクスや類似 'オミクス' 分野において、使いやすさを最大化しながら統計的厳密性を維持するワークフロー設計とは何か？
• RQ3 ウェブベースのインターフェースが、非プログラマー向けに複雑な R ベースの統計パイプラインを効果的に封入できるか？
• RQ4 非専門家ユーザー向けの生物学的データ解析において、再現性とデータ共有をどのように向上させられるか？
• RQ5 『オミクス』データ向けの統合的分析プラットフォームに、拡張可能なモジュールをどの程度統合できるか？

主な発見

• BioStatFlow は、最小限の統計訓練しか受けない生物学者に対しても、ガイド付きのウェブインターフェースを通じて包括的な 'オミクス' データ解析を実行可能にしている。
• 本アプリケーションは、データ正規化、補完、一変量および多変量検定、ネットワーク可視化といった重要な分析ステップをサポートしている。
• すべての出力がセッション内に永続保存されたり、ダウンロード可能であるため、再現性と共同作業が促進される。
• 本プラットフォームは拡張可能であり、要請に応じて新しい分析モジュールを追加可能で、長期的な有用性が向上している。
• 複雑な R コードを直感的なインターフェースに抽象化することで、'オミクス' 研究における統計解析への入り口を著しく軽減している。
• 本ツールは提供された URL から公開されており、ライフサイエンス分野の研究者に広くアクセス可能である。