計算機(jī)程序檢測人體細(xì)胞之間的差異
“人體中有多少種不同的細(xì)胞類型?這些差異是如何產(chǎn)生的?沒有人真正知道,”來自魯汶大學(xué)和比利時VIB的KU Leuven教授Stein Aerts說。但是由于他的團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種新方法,可能即將改變。
盡管我們體內(nèi)的每個細(xì)胞都攜帶完全相同的DNA序列,但細(xì)胞類型和功能卻各不相同。這些差異源于如何解釋DNA序列:并非所有基因都在每個細(xì)胞中“開啟”。
單細(xì)胞測序的最新進(jìn)展已經(jīng)使我們可以測量我們20,000個基因中的哪一個在單個細(xì)胞中有活性。這些技術(shù)在人體中含有超過30萬億個細(xì)胞,提供了前所未有的細(xì)節(jié),正在改變生物學(xué)和醫(yī)學(xué)研究。但是當(dāng)這種方法應(yīng)用于來自不同組織的數(shù)千個細(xì)胞時,處理大量數(shù)據(jù)并檢測有意義的模式變得越來越具有挑戰(zhàn)性。
計算生物學(xué)家Stein Aerts(KU Leuven和VIB)和他的團(tuán)隊(duì)與數(shù)學(xué)家,生物工程師和IT專家聯(lián)手應(yīng)對挑戰(zhàn)。“我們開發(fā)了SCENIC,一種快速,準(zhǔn)確地根據(jù)基因表達(dá)模式識別不同細(xì)胞類型的計算機(jī)程序。這樣可以更好地了解細(xì)胞類型的命運(yùn)如何被調(diào)節(jié),以及識別主調(diào)節(jié)劑,也可能是潛在的藥物目標(biāo)。“
“這種新方法不僅可以幫助我們更多地了解我們體內(nèi)的不同細(xì)胞,”博士后研究員Sara Aibar Santos說。“它還告訴我們細(xì)胞活動如何隨時間變化,或者當(dāng)我們生病時。”
該團(tuán)隊(duì)已將該方法應(yīng)用于小鼠和人類的腦組織。他們還用它來分析和比較來自大腦和皮膚腫瘤的癌細(xì)胞,從而確定了與轉(zhuǎn)移相關(guān)的新細(xì)胞類型,即癌細(xì)胞向身體其他部位的擴(kuò)散。
該方法可以幫助開發(fā)人體細(xì)胞地圖集,全球性的努力旨在繪制各種不同的細(xì)胞類型,并指出在人體內(nèi)。“這本地圖集將成為研究和醫(yī)學(xué)的重要信息來源,”Aibar Santos繼續(xù)說道。“這將使我們能夠系統(tǒng)地研究與不同疾病相關(guān)的生物學(xué)變化,了解疾病相關(guān)基因在我們體內(nèi)的活躍位置,分析控制不同細(xì)胞類型的生產(chǎn)和活動的分子機(jī)制,并梳理不同細(xì)胞的方式。類型結(jié)合在一起形成組織。“
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