如何繪製 GWAS 數據的曼哈頓圖 (Manhattan Plot)
2026/08/31

如何繪製 GWAS 數據的曼哈頓圖 (Manhattan Plot)

無需撰寫程式碼,即可將 GWAS 的 CSV 或 Excel 數據快速繪製成曼哈頓圖。輕鬆對照染色體、基因體位置與 p-value,標記顯著位點、驗證閾值,並在 SciVis 中進行細部編輯。

曼哈頓圖(Manhattan plot)能夠直觀地呈現數百萬個關聯性檢定(association tests)的彙整結果,但它並無法修正設計不良的全基因體關聯分析(GWAS)。群體結構(population structure)、表型定義(phenotype definition)、基因型估計品質(imputation quality)、親緣關係(relatedness)、等位基因頻率過濾(allele frequency filters)以及多重檢定校正(multiple-testing control)等關鍵問題,都必須在分析階段解決,而非後續的繪圖步驟。請務必在確認分析結果無誤後,再開始繪製圖表。

SciDraw 的 Manhattan Plot Generator 能自動將染色體位置與 -log10(p) 進行對照繪圖,並可直接匯入 SciVis 進行後續的精細調整。我們提供了六種範例版面,涵蓋基礎型、全基因體型、含注釋標籤型、特定位點高亮型、具提示性閾值(suggestive-threshold)型以及邁阿密圖(Miami-style)等樣式。

基礎曼哈頓圖,呈現跨染色體的關聯分析訊號

曼哈頓圖的常見繪圖錯誤

  • 繪製未經檢驗的 p-value: 數據中若含有非數值、零、負數或大於一的數值,會導致對數轉換失敗,這通常也暗示著上游分析流程存在問題。
  • 將染色體按字母順序排序: 這會導致第 10 號染色體被排在第 2 號染色體之前,並造成性染色體的順序錯亂。
  • 盲目套用單一通用閾值: 5 × 10⁻⁸ 雖然是人類 GWAS 常用的傳統顯著性閾值,但並不適用於所有物種、標記套件(marker set)、表型或分析模型。
  • 標記每一個顯著的變異株: 同一位點中高度相關的連鎖變異株若全部標上標籤,會導致圖表疊床架屋、難以閱讀。
  • 將訊號峰直接解讀為致病基因: 關聯分析只能幫我們定位出值得後續追蹤的基因體區域,其本身並不足以直接證實某個變異株、基因或分子機制具有因果關係。

繪製曼哈頓圖需要哪些數據?

請準備一個表格,確保每一列(row)代表一個檢測的變異株:

欄位名稱用途說明範例數據
snp變異株識別碼rs100102
chromosome染色體或基因組支架(contig)3
position_bp鹼基對位置(base-pair position)18420351
p_value轉換前的關聯分析 p-value2.4e-9
trait選擇性填寫的表型或系列標籤Trait_A
annotated_locus選擇性填寫的位點標籤Locus 3q

您可以參考我們的 基礎曼哈頓圖 CSV 範例 或 含注釋標籤的 CSV 範例。請確保 p-value 皆為數值格式,並保留足夠的精確度以區分強烈的關聯訊號。

步驟一:匯出確認無誤的關聯分析表

請先在適合的遺傳學分析流程中完成品質管制(QC)與關聯模型分析。用於繪圖的數據表應僅包含您打算呈現的最終變異株,並確保基因體版本(genome build)、染色體標籤及鹼基對座標一致。請務必在圖表說明(caption)或方法學中註明所使用的基因體版本。

步驟二:上傳 CSV 或 Excel 數據

開啟 Manhattan Plot Generator,選擇一個內建範例,或直接上傳您的 CSV、TSV、TXT、XLSX 或 XLS 檔案。若使用 Excel 格式,系統會自動匯入第一個工作表。請仔細檢查染色體與位置欄位是否能正確識別每個基因體座標,且所有 p-value 皆符合 0 < p ≤ 1 的範圍。

步驟三:生成並驗證對數轉換

圖表的 y 軸代表 -log10(p),因此 p-value 越小(即關聯越顯著),點的位置就會越高。舉例來說,p = 10⁻⁸ 轉換後會呈現為 8。請手動抽檢幾個點以確認轉換正確,並驗證染色體是否依基因體順序排列,且相鄰染色體之間有交替使用不同顏色以利區分。

在 GWAS 中,常規使用的全基因體顯著性水平 5 × 10⁻⁸ 在 -log10(p) 軸上大約對應到 7.30。然而,您的研究可能需要根據檢定次數與相依性、特定研究協定或該領域的學術慣例,來制定更合適的閾值。

步驟四:標記關鍵位點,而非所有數據點

請僅針對指標變異株(sentinel variants)或獨立定義的位點進行注釋,並在文中說明篩選規則。由於連鎖不平衡(linkage disequilibrium)的關係,緊密連鎖的變異株通常會聚集形成一個訊號峰,不應將它們視為多個獨立發現的位點。

標記特定關聯訊號峰位點的曼哈頓圖

若為了探索性分析而需要呈現提示性閾值(suggestive threshold),請使用與主要顯著性閾值不同的線條樣式,並在圖例或圖表說明中清楚標示兩者。

同時呈現全基因體顯著閾值與提示性關聯閾值的曼哈頓圖

接著,您可以在 SciVis 中繼續微調閾值線、染色體標籤、注釋指引線、配色與整體版面。請勿為了視覺美觀而隨意移動數據點或修改其數值。

如何解讀曼哈頓圖

圖中的每個點都代表一個經過檢定的變異株。水平位置代表其在基因體中的物理位置,垂直位置則代表統計學證據的強度,以 -log10(p) 表示。若出現高聳的點群(訊號峰),則代表該區域含有與目標表型高度關聯(且通常彼此連鎖)的變異株。

在判定某個位點具有學術價值之前,請務必綜合評估預設的閾值、效應量(effect size)及其不確定性、等位基因頻率、基因型估計或定序品質、基因體膨脹係數(genomic inflation)、區域關聯模式、重複驗證(replication)證據以及整體的分析流程。單憑一張曼哈頓圖,是無法呈現這些關鍵的品質把關指標的。

曼哈頓圖、邁阿密圖與區域關聯圖有何不同?

  • 曼哈頓圖(Manhattan plot): 用於呈現單一關聯分析在全基因體範圍內的整體概況。
  • 邁阿密圖(Miami plot): 用於對照兩組全基因體分析系列,兩者分別繪製在共享染色體水平軸的上方與下方。
  • 區域關聯圖(Regional association plot): 用於局部放大檢視單一位點,並呈現當地的連鎖不平衡結構與基因分布脈絡。
  • 火山圖(Volcano plot): 透過 Volcano Plot Generator 繪製,用於呈現效應量與顯著性的關係(常見於差異表達分析等特徵層級分析),此圖表不會保留基因體位置資訊。

常見問題

SciDraw 可以幫我跑 GWAS 分析嗎?

不行。SciDraw 僅用於將您準備好的關聯分析結果表格進行視覺化。品質管制、統計建模、群體結構或親緣關係校正,以及統計推論決策,皆屬於您上游分析流程的工作。

每個研究都應該採用 5 × 10⁻⁸ 作為閾值嗎?

不一定。雖然這是人類 GWAS 中廣泛使用的傳統閾值,但最合理的閾值設定仍取決於您的實驗設計、研究物種、標記套件、檢定相依性結構以及具體的分析計畫。

數據中若有 p-value 顯示為 0 該如何處理?

請回到上游分析的輸出結果中,匯出具有足夠數值精確度的數據(例如在支援的情況下匯出 log p-value)。直接將 0 替換為任意數值可能會誤導讀者對證據強度的判斷。

我可以直接標記基因名稱,而不是變異株編號嗎?

在明確說明基因對照方法的前提下,您可以標記鄰近的基因或候選基因(candidate gene),但必須注意「空間鄰近性」並不等同於「因果關係」。請務必在圖表說明或補充教材中保留指標變異株或位點的明確定義。

開始繪製圖表

現在就前往 Manhattan Plot Generator 開始繪圖,並對照您的分析紀錄仔細核對輸入數據與閾值。若想了解其他相關圖表類型,歡迎參閱我們的 科學數據視覺化指南。

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