算法可以通過單細胞基因表達數(shù)據(jù)追蹤譜系軌跡

在A * STAR創(chuàng)建的新算法允許科學家根據(jù)其在單個細胞水平上的基因活動來跟蹤不同細胞譜系的軌跡。這個名為Mpath的工具應該有助于揭示疾病狀態(tài)的新見解，并提供一種方法來了解藥物是如何起作用的。

“對于學術研究界，Mpath可用于推斷細胞發(fā)育和分化的途徑和關鍵調節(jié)因子，”A * STAR新加坡免疫學網(wǎng)絡的計算生物學家Jinmiao Chen說，他領導了算法的開發(fā)。“對于制藥公司來說，當藥物用不同劑量或不同時間點進行測試時，Mpath可用于繪制藥物反應動力學圖。”

最新的RNA 測序技術使研究人員能夠以前所未有的單細胞分辨率分析基因表達譜。但是，將各個細胞相互產(chǎn)生的點連接起來仍然是一個挑戰(zhàn)。輸入Mpath。

Mpath接收基因表達信息以推斷細胞從其祖細胞狀態(tài)的進展。它不需要大量細胞或不同時間點的數(shù)據(jù)，而是使用來自各種不同測序技術的單細胞數(shù)據(jù)，并且可以構建線性和分支分化途徑。

為了證明該算法的有用性，Chen和她的同事使用Mpath追蹤小鼠樹突狀細胞的發(fā)育，這是一種參與抵抗病原體免疫反應的白細胞。通過分析單細胞RNA，該工具將分支事件的時間從前體細胞暴露于兩個功能不同的樹突細胞譜系中，并揭示了兩種新的細胞命運調節(jié)劑 - 所有這些都通過濕實驗室實驗驗證。

研究人員還考慮了人體肌肉細胞發(fā)育的過程，證明了肌肉和非肌肉細胞譜系之間錯綜復雜的串擾，并揭示了分化過程中七波基因表達的變化。陳說，“Mpath可用于追蹤任何細胞類型的譜系。” 例如，人們可以擴展這種方法來研究“癌細胞如何從良性發(fā)展到惡性，以及哪些基因正在推動進展，”她說。

陳和她的同事正在開發(fā)一種名為Mtree的增強版算法，它可以同時分析兩種或多種獨立的發(fā)育途徑，例如在不同免疫譜系與其他組織不同的大腦中。

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