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        映射細胞調(diào)控網(wǎng)絡的新數(shù)學方法
        
			
        
				2019-03-13 11:49:18
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        由辛辛那提兒童和紐約大學的研究人員開發(fā)的一種新的數(shù)學方法可能很快就可以更容易地進行更多的復雜數(shù)據(jù)分析，以推動個性化醫(yī)療爆炸領域的進步。
        

        映射細胞調(diào)控網(wǎng)絡的新數(shù)學方法
        

        本月在Genome Research報道了該方法的原理證明結果。共同作者表示，他們能夠使用極少量的生物材料來繁殖 - 甚至擴展 - 以前昂貴的努力，以確定調(diào)節(jié)T輔助17(TH17)功能的蛋白質轉錄因子(TF)網(wǎng)絡細胞，一種免疫細胞類型，可防御細菌和真菌感染，但也可在發(fā)生故障時導致自身免疫疾病。
        

        研究人員說，關于TH17細胞的學習本身就很重要。該數(shù)據(jù)將幾個TF添加到控制TH17細胞如何表現(xiàn)的已知轉錄調(diào)控網(wǎng)絡(TRN)中。在未來幾年，這可能會導致更好的治療自身免疫性疾病，如多發(fā)性硬化癥，牛皮癬和炎癥性腸病。
        

        然而，這一發(fā)現(xiàn)的潛在影響可能會進一步擴大。
        

        “這種方法可以應用于任何細胞類型，并且可以提供有關如何在多種疾病中控制靶細胞類型的新信息，”辛辛那提兒童計算生物學家，新作者的主要作者Emily Miraldi博士說。研究。
        

        Miraldi說，在接下來的幾年里，有關控制特定細胞類型的TRN的詳細知識可以幫助研究人員找到提高免疫系統(tǒng)反應的精確方法來攻擊癌癥腫瘤，或者夯實治療各種免疫疾病的反應。
        

        從1000萬個細胞樣本到少至500個樣本
        

        利用現(xiàn)有方法，研究人員已經(jīng)了解了基因表達如何在健康和不健康的人之間發(fā)生差異。但是，學習如何安全地影響基因表達以改善健康狀況，需要深入研究TRN如何協(xié)調(diào)特定細胞類型，位置和條件下的行為。
        

        Miraldi說，在許多疾病中，尤其是罕見的疾病，很難收集到足夠的細胞進行這種分析。
        

        例如，詳細介紹TH17細胞的初始調(diào)控網(wǎng)絡依賴于染色質免疫沉淀測序(ChIP-seq)的數(shù)據(jù)，這是大約十年前推出的一項突破性技術。
        

        但該工具需要多達1000萬個單元才能工作。Miraldi及其同事使用的方法產(chǎn)生了類似的結果，細胞減少了100倍。事實上，在某些情況下，數(shù)據(jù)可能來自只有500個細胞的樣本。
        

        在新方法中，研究團隊使用了一種名為“推理器”的基因表達模型算法的改進版本，該算法整合了一種稱為轉座酶可及染色質(ATAC-seq)測定的新技術的數(shù)據(jù)。
        

        ATAC-seq僅在染色質的部分上歸零 - 每個細胞內(nèi)的長的，盤繞的DNA鏈 - 對于轉錄因子結合而言是“開放的”。“ATAC-seq是多種ChIP-seq實驗的可能替代方案。我稱之為窮人的ChIP-seq，”Miraldi說。
        

        對ATAC-seq信息的分析還需要其他幾種工具，包括對數(shù)千種轉錄因子的轉錄因子結合偏好的大規(guī)模數(shù)據(jù)庫(CisBP)。CisBP數(shù)據(jù)庫由辛辛那提兒童計算生物學家Matthew Weirauch博士領導的團隊組建。
        

        如果升級的推理器算法證明是有用的，它可以幫助減少一些動物研究的需要。Miraldi說，與其花費數(shù)月培養(yǎng)數(shù)百只仔細基因修飾的小鼠以產(chǎn)生足夠的靶細胞類型供應，使用來自少至兩只或三只小鼠的細胞樣本可能獲得有效結果。
        

        需要更多的研究來應用和改進新方法
        

        Miraldi及其同事已經(jīng)開始進行與這一發(fā)現(xiàn)相關的兩項研究。
        

        一個項目應用新方法在體內(nèi)構建腸道免疫細胞的TRN。
        

        另一個項目旨在改進新方法，以便它可以應用于更小的樣本，例如使用單細胞基因組學從人類患者中分離的樣本。
        
			

			
          
        
			
        
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