MCP HubMCP Hub
SKILL·9ADCBF

arboreto

K-Dense-AI
Обновлено 1 month ago
1 просмотров
30,826
3,099
30,826
Посмотреть на GitHub
Другоеdata

О программе

Arboreto — это библиотека на Python, которая восстанавливает генные регуляторные сети из транскриптомных данных с использованием масштабируемых алгоритмов, таких как GRNBoost2 и GENIE3. Она выявляет взаимосвязи между факторами транскрипции и генами-мишенями и предназначена для анализа объединённых или одноклеточных данных RNA-seq. Ключевой особенностью является поддержка распределённых вычислений через Dask, что позволяет эффективно обрабатывать крупномасштабные наборы данных.

Быстрая установка

Claude Code

Рекомендуется
Основной
npx skills add K-Dense-AI/claude-scientific-skills -a claude-code
Команда плагинаАльтернативный
/plugin add https://github.com/K-Dense-AI/claude-scientific-skills
Git клонированиеАльтернативный
git clone https://github.com/K-Dense-AI/claude-scientific-skills.git ~/.claude/skills/arboreto

Скопируйте и вставьте эту команду в Claude Code для установки этого навыка

Документация

Arboreto

Overview

Arboreto is a Python library from Aerts Lab for inferring gene regulatory networks (GRNs) from gene expression data. It parallelizes tree-based ensemble regression (GRNBoost2, GENIE3) with Dask across local cores or remote clusters.

Core capability: Identify which transcription factors (TFs) regulate which target genes based on expression patterns across observations (cells, samples, conditions).

Upstream: PyPI 0.1.6 (2021-02-09, latest). Docs: arboreto.readthedocs.io. Primary downstream consumer: pySCENIC.

Quick Start

Install arboreto:

uv pip install arboreto

Basic GRN inference:

import pandas as pd
from arboreto.algo import grnboost2

if __name__ == '__main__':
    # Load expression data (genes as columns)
    expression_matrix = pd.read_csv('expression_data.tsv', sep='\t')

    # Infer regulatory network
    network = grnboost2(expression_data=expression_matrix)

    # Save results (TF, target, importance)
    network.to_csv('network.tsv', sep='\t', index=False, header=False)

Critical: Always use if __name__ == '__main__': guard because Dask spawns new processes.

Core Capabilities

1. Basic GRN Inference

For standard GRN inference workflows including:

  • Input data preparation (Pandas DataFrame or NumPy array)
  • Running inference with GRNBoost2 or GENIE3
  • Filtering by transcription factors
  • Output format and interpretation

See: references/basic_inference.md

Use the ready-to-run script: scripts/basic_grn_inference.py for standard inference tasks:

python scripts/basic_grn_inference.py expression_data.tsv output_network.tsv --tf-file tfs.txt --seed 777 --limit 5000

2. Algorithm Selection

Arboreto provides two algorithms:

GRNBoost2 (Recommended):

  • Fast gradient boosting-based inference
  • Optimized for large datasets (10k+ observations)
  • Default choice for most analyses

GENIE3:

  • Random Forest-based inference
  • Original multiple regression approach
  • Use for comparison or validation

Quick comparison:

from arboreto.algo import grnboost2, genie3

# Fast, recommended
network_grnboost = grnboost2(expression_data=matrix)

# Classic algorithm
network_genie3 = genie3(expression_data=matrix)

For detailed algorithm comparison, parameters, and selection guidance: references/algorithms.md

3. Distributed Computing

Scale inference from local multi-core to cluster environments:

Local (default) - Uses all available cores automatically:

network = grnboost2(expression_data=matrix)

Custom local client - Control resources:

from distributed import LocalCluster, Client

local_cluster = LocalCluster(n_workers=10, memory_limit='8GB')
client = Client(local_cluster)

network = grnboost2(expression_data=matrix, client_or_address=client)

client.close()
local_cluster.close()

Cluster computing - Connect to remote Dask scheduler:

from distributed import Client

client = Client('tcp://scheduler:8786')
network = grnboost2(expression_data=matrix, client_or_address=client)

For cluster setup, performance optimization, and large-scale workflows: references/distributed_computing.md

Installation

uv pip install arboreto

Conda (Bioconda):

conda install -c bioconda arboreto

Dependencies (from upstream requirements.txt): dask[complete], distributed, numpy, pandas, scikit-learn, scipy

Input formats: pandas DataFrame, dense numpy.ndarray, or sparse scipy.sparse.csc_matrix (rows = observations, columns = genes). For array/matrix inputs, pass gene_names explicitly.

Common Use Cases

Single-Cell RNA-seq Analysis

import pandas as pd
from arboreto.algo import grnboost2

if __name__ == '__main__':
    # Load single-cell expression matrix (cells x genes)
    sc_data = pd.read_csv('scrna_counts.tsv', sep='\t')

    # Infer cell-type-specific regulatory network
    network = grnboost2(expression_data=sc_data, seed=42)

    # Filter high-confidence links
    high_confidence = network[network['importance'] > 0.5]
    high_confidence.to_csv('grn_high_confidence.tsv', sep='\t', index=False)

Bulk RNA-seq with TF Filtering

from arboreto.utils import load_tf_names
from arboreto.algo import grnboost2

if __name__ == '__main__':
    # Load data
    expression_data = pd.read_csv('rnaseq_tpm.tsv', sep='\t')
    tf_names = load_tf_names('human_tfs.txt')

    # Infer with TF restriction
    network = grnboost2(
        expression_data=expression_data,
        tf_names=tf_names,
        seed=123
    )

    network.to_csv('tf_target_network.tsv', sep='\t', index=False)

Comparative Analysis (Multiple Conditions)

from arboreto.algo import grnboost2

if __name__ == '__main__':
    # Infer networks for different conditions
    conditions = ['control', 'treatment_24h', 'treatment_48h']

    for condition in conditions:
        data = pd.read_csv(f'{condition}_expression.tsv', sep='\t')
        network = grnboost2(expression_data=data, seed=42)
        network.to_csv(f'{condition}_network.tsv', sep='\t', index=False)

Output Interpretation

Arboreto returns a DataFrame with regulatory links:

ColumnDescription
TFTranscription factor (regulator)
targetTarget gene
importanceRegulatory importance score (higher = stronger)

Filtering strategy:

  • limit=N at inference time (return top N links globally)
  • Post-hoc importance threshold (e.g., > 0.5)
  • Top links per target via groupby('target')
  • Statistical significance testing (permutation tests, external tools)

Integration with pySCENIC

Arboreto powers the GRN inference step in pySCENIC. pySCENIC 0.11+ passes sparse expression matrices to grnboost2 / genie3; pySCENIC 0.12+ defaults to arboreto_with_multiprocessing.py (no Dask) for compatibility — use standalone arboreto when you need Dask scaling.

# Standalone: infer co-expression modules before pySCENIC cisTarget pruning
from arboreto.algo import grnboost2

network = grnboost2(expression_data=expression_df, tf_names=tf_list, limit=5000)

# Downstream: pySCENIC ctx pruning, regulon definition, AUCell (see pySCENIC docs)

Convert AnnData to a DataFrame for arboreto directly:

expression_df = adata.to_df()  # cells x genes

Reproducibility

Always set a seed for reproducible results:

network = grnboost2(expression_data=matrix, seed=777)

Run multiple seeds for robustness analysis:

from distributed import LocalCluster, Client

if __name__ == '__main__':
    client = Client(LocalCluster())

    seeds = [42, 123, 777]
    networks = []

    for seed in seeds:
        net = grnboost2(expression_data=matrix, client_or_address=client, seed=seed)
        networks.append(net)

    # Consensus: links recurring across runs (example: mean importance per TF-target pair)
    import pandas as pd
    combined = pd.concat(networks)
    consensus = (
        combined.groupby(['TF', 'target'], as_index=False)['importance']
        .mean()
        .query('importance > 0.5')
    )

Troubleshooting

Memory errors: Reduce dataset size by filtering low-variance genes or use distributed computing

Slow performance: Use GRNBoost2 instead of GENIE3, enable distributed client, filter TF list

Dask errors: Ensure if __name__ == '__main__': guard is present in scripts (required on Windows/macOS with spawn-based multiprocessing)

Empty results: Check data format (genes as columns), verify TF names match column names in the expression matrix

Sparse data: Use scipy.sparse.csc_matrix and pass matching gene_names; supported since arboreto 0.1.6 / pySCENIC 0.11

GitHub репозиторий

K-Dense-AI/claude-scientific-skills
Путь: skills/arboreto
0
agent-skillsai-scientistbioinformaticschemoinformaticsclaudeclaude-skills
FAQ

Frequently asked questions

What is the arboreto skill?

arboreto is a Claude Skill by K-Dense-AI. Skills package instructions and resources that Claude loads on demand, so Claude can perform arboreto-related tasks without extra prompting.

How do I install arboreto?

Use the install commands on this page: add arboreto to Claude Code as a plugin, or clone its repository into your skills directory, then restart Claude so it picks up the skill.

What category does arboreto belong to?

arboreto is in the Other category, tagged data.

Is arboreto free to use?

Yes. arboreto is listed on AIMCP and free to install. It runs inside Claude, so no separate service account is required to use the skill itself.

Похожие навыки

llamaguard
Другое

LlamaGuard — это модель от Meta с 7–8 миллиардами параметров для модерации входных и выходных данных больших языковых моделей по шести категориям безопасности, таким как насилие и разжигание ненависти. Она обеспечивает точность 94–95% и может быть развернута с помощью vLLM, Hugging Face или Amazon SageMaker. Используйте этот навык, чтобы легко интегрировать фильтрацию контента и защитные механизмы в ваши ИИ-приложения.

Просмотреть навык
cost-optimization
Другое

Этот навык Claude помогает разработчикам оптимизировать облачные расходы за счет правильного подбора ресурсов, стратегий тегирования и анализа затрат. Он предоставляет framework для сокращения облачных расходов и внедрения управления затратами в AWS, Azure и GCP. Используйте его, когда вам нужно проанализировать расходы на инфраструктуру, оптимизировать ресурсы или уложиться в бюджетные ограничения.

Просмотреть навык
sports-betting-analyzer
Другое

Этот навык Клода анализирует рынки спортивных ставок, включая форы, тоталы и ставки на игроков, изучая исторические тенденции и ситуационную статистику для выявления валуйных ставок. Он предоставляет структурированный вывод в формате markdown с практическими рекомендациями в образовательных целях. Разработчикам следует использовать его для инструментов анализа спортивных ставок, учитывая, что он предназначен исключительно для развлечения и обучения.

Просмотреть навык
quantizing-models-bitsandbytes
Другое

Этот навык выполняет квантизацию LLM до 8-битной или 4-битной точности с использованием библиотеки bitsandbytes, обеспечивая сокращение использования памяти на 50-75% при минимальной потере точности. Он идеально подходит для запуска больших моделей при ограниченной памяти GPU или для ускорения вывода, поддерживая форматы INT8, NF4 и FP4. Навык интегрируется с HuggingFace Transformers и позволяет использовать обучение QLoRA и 8-битные оптимизаторы.

Просмотреть навык