之前对TCGA做了简单的了解，粗略了解了什么是TCGA，TCGA是做什么的等，接下来肯定是要学会如何下载TCGA数据，毕竟只有下载了数据才能继续学习

官网常规下载

TCGA自2016年改版后，下载方式变得大为不同，数据都整合在GDC(Genomic Data Commons)的DATA PORTAL中，所以先进网址https://portal.gdc.cancer.gov/。

以乳腺癌(BRCA)为例，进入TCGA-BRCA界面，这次选择下载的是RNA-Seq数据，点击RNA-Seq的1092个case，然后在点击Files自行设定筛选条件(我选择下载count数据)。

最后加所有样本都加入购物车Cart(总共会有1222个文件)。为什么会比case数多呢，说明一些case不止对应1个RNA-Seq样本的count文件，有些是重复。

接下来就稍微有点不同了，如果只是比较少量的样本，直接点击 Download即可下载，每个样本都是一个压缩文件。但是，TCGA数据库在数据下载有规定：让Cart文件夹大于50M时(这个依据网络情况，和下载用户数目)，只能通过Data Transfer Tool工具进行下载。所以我这次要使用Data Transfer Tool工具来下载数据。

首先是要安装Data Transfer Tool，总共工具很简单，我是选择windows系统来安装的，下载后解压缩即可使用。至于怎么用，我刚开始看到是.exe文件，就以为是软件界面的，后来才发现原来是通过命令行下载的。先从刚才是Cart界面点击Download选择下载Manifest，然后在windows的cmd中输入下载命令：

gdc-client download-m gdc_manifest_20171102_125645.txt

然后就是慢慢下载了，如果断了，一般就是网络不好的原因，重新下载或者换个时间段就行了，由于下载的结果是一个个样本的压缩文件，1222个样本就是1222个压缩包，所以我要解压缩这些文件并合并成1个矩阵文件，主要可以分为3步：首先我们下载后的结果是一个个文件夹，如：cb16f668-0e9c-4a0c-ae9b-eaefa0118dde；文件夹里面是count数据的压缩包，如:9b529e72-7a69-4843-828c-f6ad6d1ee99b.htseq.counts.gz；而我们需要将这个看不懂的名称改为TCGA-AR-A0TZ-01A这种形式，方便后续处理。

这种对应关系可以从Cart界面下载metadata文件中获取，然后提取出三者的对应关系。最开始是用perl的，但是感觉perl会比较繁琐，所以改用R来处理。选择的是rjson这个包，也试了下jsonlite包，基本功能是差不多的。

library(rjson)

data<>fromJSON(file='metadata.cart.2017-10-30T08-39-11.222982.json')

data2<>sapply(data,function(x){

file_name<>x$file_name

file_id<>x$file_id

submitter_id<>x$case[[1]]$samples[[1]]$submitter_id

tmp<>c(file_name,file_id,submitter_id)

})

data2<>t(data2)

colnames(data2)<>c('filename','fileid','submitterid')

write.table(data2,file='sample2id.txt',sep='\t',col.names=F,quote=F,row.names=F)

输出的sample2id.txt文件中总共有3列，第一列为我们需要解压的文件名，第二列为我们下载下来的每个压缩包所在的文件夹的名称，第3列则是submitter id，就是我们需要的样品ID。接下来要对下载的文件进行批量解压缩，并输出到file文件夹中，该shell脚本输入参数为上述的sampleid.txt文件。这个代码有个问题就是如果遇到样品ID相同的两个样品的，后者文件会覆盖前者文件。当然只要将每个样本的count文件输出在各自文件夹中就不会有这个错误了(但反正后续还是打算去掉重复样本，所以先这么处理着)。

#!/bin/bash

cat $1|whileread line

do

arr=($line)

filename=${arr[0]}

folder=${arr[1]}

submitterid=${arr[2]}

gunzip-c./${folder}/${filename}>./file/${submitterid}.count

done

运行上述 bash extract_files.sh./sample2id.txt脚本后，1222个TCGA乳腺癌的样本变成了1217个样本(说明有5个样本是重复样本，由于样品名是有重复的，所以这些文件被覆盖了)，这是在file文件夹中有1217个样本的count文件。最后将每个样本的count数进行合并，这次我用perl来整合成一个count矩阵文件，并且只保留01A和11A结尾的样本(01A表示肿瘤细胞，11A表示癌旁样本)。如果以B结尾的样品名，则表明是重复，其实还有C结尾的，这次都先选择去除(如果都保留的话，略微修改下代码即可)。

#!/bin/perl -w

usestrict;

my$path=shift@ARGV;

opendir DIR,$pathordie;

my@dir=readdir DIR;

my$header;

my@sample;

my%hash;

my%rm_rep;

foreachmy$file(@dir){

if($file=~/^(\w+.*-\d+)[A-Z]\.count/){

my$sample_id=$1;

nextunless($sample_id=~/01$/||$sample_id=~/11$/);

if($rm_rep{$sample_id}){

next;

}else{

$rm_rep{$sample_id}=1;

}

push@sample,$sample_id;

$header.='\t$sample_id';

openmy$fh,$path.$fileordie;

while($fh>){

chomp;

nextif($_=~/^_/);

my@array=split/\t/,$_;

$hash{$array[0]}->{$sample_id}=$array[1];

}

close $fh;

}

}

print'$header\n';

map{

my$gene=$_;

print'$gene';

foreachmy$file(@sample){

print'\t'.$hash{$gene}->{$file};

}

print'\n';

}keys%hash;

运行 perl merged_count.pl./file/，代码看起来有点繁琐，但是还是可以用的~~最后输出一个整合后的count矩阵文件，后续分析(比如差异分析)就可以根据这个count矩阵来了。

Firehose下载

第一种方式个人觉得比较可控，下载的数据的准确性也是有保证的。但是如果觉得麻烦的话，可以使用Broad Institute's GDAC Firehose，该网站不仅提供TCGA数据的下载还有其分析后的数据的展示。这里我只用过其下载的功能，所以其他功能自行去网站http://gdac.broadinstitute.org/逛逛吧。

进入网站后，点击上方的Dashboards下的Standard Data，然后再点击网页上的乳腺癌(BRCA)对应的open按钮，结果会出现一系列文件可供下载，为什么更好的跟第一种方法进行比较，我选择了下载RNA-Seq的count数据对应的文件，可以选择下载gdac.broadinstitute.orgBRCA.MergernaseqilluminahiseqrnasequnceduLevel3geneexpression_data.Level3.2016012800.0.0.tar.gz，其实还有个rnaseqv2对应文件，刚开始我也是下载错了，后来查了下才发现前者和后者是有区别的，官方给的解释是：rnaseqv2相比rnaseq采用不同的算法(我看了下似乎是用RSEM进行定量的？因为rnaseq是采用htseq来定量的)，但是呢rnaseqv2相比rnaseq样本数多一点。

RNASeq Version 2 is similar to RNASeq in that it uses sequencing data to determine gene expression levels. RNASeq Version 2 uses a different set of algorithms to determine the expression levels are the results are presented in a slightly different set of files.

下载后将文件夹解压，里面有不少文件，我先只拿count文件来看看，这里就显示出Firehose下载的好处了，不用像第一种方法那样将一个个样本合并，其下载结果就是合并好的数据，而且已经将Ensembl id 转化成entrez id/gene symbol，很是方便。

但是我发现一个问题！就是Firehose下载下来的文件的样本数跟第一种方法下载后并不一致，粗略看了下，大概少了几百个样本。。就算是rnaseqv2也少了几个样本。然后我将两个下载方法获得的样本名都进行去重，然后比较发现有几个样本虽然在第二个方法中出现，但是在TCGA官网上并没有RNA-Seq的数据了！！！！这时我才想起来Firehose数据并不是跟TCGA官方数据更新同步的，现在下载的Firehose的数据是2016年初的。。。

所以Firehose下载操作确实方便，但是数据并不是时时更新开放下载，如果不在意样本数目的话，这个方式确实是一个比较方便的下载TCGA数据的方法

生信人开发的小工具

我是听朋友介绍了才知道'生信人'做了一个下载TCGA数据的小工具，初步尝试了下，感觉不错，操作蛮简单的，并且不仅提供了数据下载功能，还有合并样本、临床信息还有ID转化的功能。

具体操作还是看生信人的宣传文章：https://www.shengxin.ren/article/27

这个优点我觉得在于下载数据的实时性有保证，因为它也是从官网下载的，最主要它还支持断点下载。就算你网再不稳定，睡一觉总能下好了，比第一种下载方式方便(因为第一种网不好容易断，导致一些文件无法被正常下载)，而且最后整合的样本数目(去重后)跟第一种方法一致，这让我心里也有了底。