一种ceRNA关系网络的新颖画法，R语言绘制冲击图（桑基图）教程

在ceRNA相关的研究中，例如circRNA-miRNA-mRNA，或者lncRNA-miRNA-mRNA的靶向关系图谱，一般通过网络图呈现。首先可以肯定的是，网络图是一种清晰展示ceRNA网络结构的有效方法。

文献中的ceRNA网络图示例

不过同一种类型的图见多了，多少会产生一些审美疲劳。那么，有没有其它的可替代方案呢？本篇则给大家带来一种别致的画风，使用冲击图（或桑基图）代替网络图描述ceRNA网络。

例如文献“Construction and comprehensive analysis of a ceRNA network to reveal potential prognostic biomarkers for hepatocellular carcinoma”中描述lncRNA-miRNA-mRNA关系的ceRNA冲击图。

文献中的ceRNA冲击图

冲击图（alluvial）、桑基图（sankey），名称傻傻分不清倒也没关系，很多情况下可以当作一类来看待。如何，上图中3者间的结构是不是也很清晰？如果您也心动了，下面就让我们重现该文献的样式，绘制冲击图展示ceRNA关系。

在原文献附录中，作者提供了上图lncRNA-miRNA-mRNA靶向关系的原始数据，可以直接在原文中获取。为了方便大家操作，我们已经下载了数据做了本地整理，并和R代码等一起打包，可点击这里获取。

示例文件

示例文件一共两个，“lncRNA_miRNA.txt”记录了lncRNA和miRNA的靶向关系，“miRNA_mRNA.txt”记录了miRNA和mRNA的靶向关系。

文献中的数据，lncRNA-miRNA和miRNA-mRNA靶向关系表

对应靶向关系

首先将示例数据读入到R中，由于lncRNA-miRNA-mRNA的关系是分两张表记录的，需要将它们整合到一起，做个关系对应。

#读取数据，两个靶向关系表
lncRNA_miRNA <- read.delim('lncRNA_miRNA.txt', sep = '\t', stringsAsFactors = FALSE)
miRNA_mRNA <- read.delim('miRNA_mRNA.txt', sep = '\t', stringsAsFactors = FALSE)

#整合靶向关系
ceRNA <- merge(lncRNA_miRNA, miRNA_mRNA, by = 'miRNA')
ceRNA$link <- 1
ceRNA <- reshape::melt(ceRNA, id = 'link')

variable <- summary(ceRNA$variable)
ceRNA$flow <- rep(1:variable[1], length(variable))

head(ceRNA)  #查看整理后的数据结构

整理后的lncRNA-miRNA-mRNA靶向关系表

整理后的结构中：

variable指明为lncRNA、miRNA还是mRNA；

value为具体的分子名称；

flow为关系流，如果某lncRNA、miRNA和mRNA位于同一条靶向路径中，则flow中的数值是一样的。

R包ggalluvial的冲击图（桑基图）绘制

文件结构整理完毕后，绘制冲击图。

R语言中，绘制冲击图的R包其实有很多可以选择。考虑到ggalluvial包是示例文献中使用的作图R包，并且它延伸自ggplot2，语法结构和ggplot2是一致的比较简单易学，因此我们也以ggalluvial包的方法绘制冲击图。

#预指定颜色，lncRNA、miRNA 和 mRNA 总计 36 种，需指定 36 种颜色
mycol <- c('#8DD3C7', '#FFFFB3', '#BEBADA', '#FB8072', '#80B1D3', '#FDB462',
    '#B3DE69', '#FCCDE5', '#BC80BD', '#CCEBC5', '#FFED6F', '#E41A1C', '#377EB8',
    '#4DAF4A', '#984EA3', '#FF7F00', '#FFFF33', '#A65628', '#F781BF', '#66C2A5', 
    '#6181BD', '#F34800', '#64A10E', '#FF00FF', '#c7475b', '#049a0b', '#BEAED4', 
    '#FDC086', '#FFFF99', '#386CB0', '#F0027F', '#4253ff', '#ff4308', '#D8D155',
    '#64495D', '#7CC767')

#ggalluvial 的冲击图
library(ggalluvial)

p <- ggplot(ceRNA, aes(x = variable, y = link,
    stratum = value, alluvium = flow, fill = value)) +
geom_stratum() +  #冲击图中的堆叠柱形图
geom_flow(aes.flow = 'forward') +  #冲击图连线绘制
scale_fill_manual(values = mycol) +  #颜色赋值
geom_text(stat = 'stratum', infer.label = TRUE, size = 2.5) +  #添加 lncRNA、miRNA 和 mRNA 标签
scale_x_discrete(limits = c('lncRNA', 'miRNA', 'mRNA')) +  #定义 lncRNA、miRNA 和 mRNA 列的展示顺序
labs(x = '', y = '') +  #去除 x 轴和 y 轴标题
theme(legend.position = 'none', panel.background = element_blank(),
    line = element_blank(), axis.text.y = element_blank())  #去除背景和图例

p

R语言仿制的原文章中的冲击图

这样，文献中描述lncRNA-miRNA-mRNA关系的ceRNA冲击图就重现出来了，样式是不是也很漂亮呢？