[논문 리뷰] BioStatFlow -Statistical Analysis Workflow for "Omics" Data

Daniel Jacob, Catherine Deborde외 1명|arXiv (Cornell University)|2020. 07. 09.

Metabolomics and Mass Spectrometry Studies참고 문헌 7인용 수 4

한 줄 요약

BioStatFlow는 R 기반 워크플로우를 사용하여 고급 통계 전문 지식이 없는 생물학자가 종합적인 '오믹스' 데이터 분석을 수행할 수 있도록 해주는 무료이고 사용자 친화적인 웹 애플리케이션입니다. 사용자를 정규화, 보정, 단변량 및 다변량 분석, 네트워크 시각화로 이르는 과정을 안내하며, 출력 결과는 쉽게 저장하거나 다운로드할 수 있습니다.

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

연구 동기 및 목표

• 고급 통계 교육을 이수하지 않은 생물학자가 '오믹스' 데이터 분석에서 통계 분석에 직면하는 과제를 해결하기 위해.
• 비전문가 사용자가 복잡한 통계 절차를 거치도록 안내하는 간소화되고 상호작용 가능한 워크플로우를 제공하기 위해.
• 대사체학 및 유사 분야에서 R 프로그래밍과 다변량 통계에 대한 학습 곡선을 줄이기 위해.
• 결과를 쉽게 내보내고 저장할 수 있는 功能을 통해 재현 가능하고 공유 가능한 분석 세션을 지원하기 위해.
• 요청 시 새로운 분석 모듈을 추가할 수 있도록 가능하게 하여 확장성을 제공하기 위해.

제안 방법

• 기존의 R 패키지를 활용하여 웹 기반 인터페이스 내에서 통계 연산을 수행하기 위해.
• 데이터 가져오기에서 최종 시각화까지의 단계별 워크플로우를 구현하여 사용자를 안내하기 위해.
• 기존의 통계 방법을 사용하여 데이터 정규화 및 결측치 보정을 자동화하기 위해.
• '오믹스' 데이터를 위한 단변량 검정(예: t-검정, ANOVA)과 다변량 기법(예: PCA, PLS-DA)을 통합하기 위해.
• 생물학적 통찰을 얻기 위한 상관관계 기반 네트워크 재구성과 시각화를 가능하게 하기 위해.
• 분석 세션을 저장하고 결과를 다양한 형식으로 내보내어 재현 가능성을 높이기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 고급 R 언어를 배우지 않은 비전문가 생물학자가 R을 사용하지 않고도 '오믹스' 데이터에 대해 견고한 통계 분석을 수행할 수 있는 방법은 무엇인가요?
• RQ2 대사체학 및 유사 '오믹스' 분야에서 사용자 친화성과 통계 정확성을 동시에 확보하기 위해 최적의 워크플로우 설계는 무엇인가요?
• RQ3 비프로그래머를 대상으로 하는 웹 기반 인터페이스가 복잡한 R 기반 통계 파이프라인을 효과적으로 봉인할 수 있을까요?
• RQ4 비전문가 사용자를 위한 생물학적 데이터 분석에서 재현 가능성과 데이터 공유를 어떻게 향상시킬 수 있을까요?
• RQ5 확장 가능한 모듈이 '오믹스' 데이터를 위한 통합 분석 플랫폼에 얼마나 잘 통합될 수 있을까요?

주요 결과

• BioStatFlow는 최소한의 통계 교육만을 받은 생물학자들이 안내된 웹 인터페이스를 통해 종합적인 '오믹스' 데이터 분석을 수행할 수 있음을 입증했습니다.
• 이 애플리케이션은 데이터 정규화, 보정, 단변량 및 다변량 검정, 네트워크 시각화와 같은 핵심 분석 단계를 지원합니다.
• 모든 출력 결과는 세션 내에 영구 저장되거나 다운로드 가능하여 재현성과 협업을 지원합니다.
• 플랫폼은 확장 가능하여 요청 시 새로운 분석 모듈을 추가할 수 있어 장기적인 유용성을 높입니다.
• 복잡한 R 코드를 직관적인 인터페이스로 추상화함으로써 '오믹스' 연구에서 통계 분석의 진입 장벽을 크게 낮췄습니다.
• 이 도구는 제공된 URL을 통해 공개적으로 이용 가능하여 생명과학 분야의 연구자들에게 광범위한 접근성을 보장합니다.