美開發(fā)單細(xì)胞算法，揭示細(xì)胞發(fā)育路徑

改編自中國科技網(wǎng)

科技日報華盛頓5月1日電 （記者 劉海英）基于拓?fù)鋵W(xué)原理，美國哥倫比亞大學(xué)研究人員開發(fā)了一個新工具，可用來描述細(xì)胞發(fā)育的多種可能路徑，以詳細(xì)了解干細(xì)胞是如何發(fā)展成為其他細(xì)胞的。其結(jié)果發(fā)表在5月1日出版的《自然·生物技術(shù)》期刊上。

單細(xì)胞RNA測序雖可用于細(xì)胞發(fā)育的研究，但仍受限于已有的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。為解決這一問題，哥倫比亞大學(xué)研究人員開發(fā)出一種稱為單細(xì)胞拓?fù)鋽?shù)據(jù)分析（scTDA）的算法。該算法可分析單個細(xì)胞的RNA序列，重建潛在的發(fā)育軌跡，并及時捕獲不同轉(zhuǎn)錄程序的進展情況。它是以拓?fù)錇榛A(chǔ)的非線性計算機分析算法和統(tǒng)計框架，研究時間軸上的轉(zhuǎn)錄調(diào)控，能對細(xì)胞瞬時狀態(tài)進行描述。

研究人員使用scTDA繪制了經(jīng)誘導(dǎo)成為運動神經(jīng)元細(xì)胞的小鼠干細(xì)胞的發(fā)育路徑。這一路線圖準(zhǔn)確地表明了這些細(xì)胞的發(fā)育軌跡——從干細(xì)胞開始，至神經(jīng)元結(jié)束。通過查看哪些基因在路線圖上的特定叉點附近是活躍的，就能夠鑒定在不同時間節(jié)點引導(dǎo)細(xì)胞發(fā)育的蛋白質(zhì)。該方法已經(jīng)用于研究源自小鼠肺、人類胚胎和小鼠腦的干細(xì)胞的發(fā)育路徑。

研究人員表示，新方法使他們能夠深入了解細(xì)胞的潛在命運，了解控制細(xì)胞特征的關(guān)鍵分子轉(zhuǎn)換，并找到使細(xì)胞發(fā)育免受負(fù)面影響的機會。他們期望以后會有更多發(fā)現(xiàn)，最終能夠在特定發(fā)育階段對個別細(xì)胞進行深入分析。

文獻出處：

Abbas H Rizvi,et al. Single-celltopological RNA seq analysis reveals insights into cellular differentiation anddevelopment. Nature Biotechnology (2017) doi:10.1038/nbt.3854. Published online01 May 2017