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美開發(fā)單細胞算法，揭示細胞發(fā)育路徑

2017-05-03 09:49

改編自中國科技網


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


單細胞RNA測序雖可用于細胞發(fā)育的研究，但仍受限于已有的數(shù)據結構。為解決這一問題，哥倫比亞大學研究人員開發(fā)出一種稱為單細胞拓撲數(shù)據分析（scTDA）的算法。該算法可分析單個細胞的RNA序列，重建潛在的發(fā)育軌跡，并及時捕獲不同轉錄程序的進展情況。它是以拓撲為基礎的非線性計算機分析算法和統(tǒng)計框架，研究時間軸上的轉錄調控，能對細胞瞬時狀態(tài)進行描述。


研究人員使用scTDA繪制了經誘導成為運動神經元細胞的小鼠干細胞的發(fā)育路徑。這一路線圖準確地表明了這些細胞的發(fā)育軌跡——從干細胞開始，至神經元結束。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)點引導細胞發(fā)育的蛋白質。該方法已經用于研究源自小鼠肺、人類胚胎和小鼠腦的干細胞的發(fā)育路徑。


研究人員表示，新方法使他們能夠深入了解細胞的潛在命運，了解控制細胞特征的關鍵分子轉換，并找到使細胞發(fā)育免受負面影響的機會。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