科學家開發(fā)出能研究細胞間信息交流的新技術(shù)—NicheNet

日前，兩項刊登在國際雜志Nature Methods和Immunity上的研究報告中，來自比利時VIB-Ugent研究中心等機構(gòu)的科學家們通過研究開發(fā)出了一種新型的生物信息學方法來更好地研究細胞之間溝通交流的分子機制。這種名為NicheNet的方法能幫助研究人員深入解析細胞中的基因表達是如何被相互作用的細胞所調(diào)節(jié)的，同時NicheNet技術(shù)還能廣泛應(yīng)用到諸如免疫學和腫瘤生物學等研究領(lǐng)域中去。

在多細胞有機體中，細胞自身并不會發(fā)揮作用，但其卻會在相互作用的細胞中產(chǎn)生影響基因表達的信號分子，這種細胞間的通訊在多種生物學過程中扮演著非常關(guān)鍵的角色，比如細胞的發(fā)育和功能；研究細胞間的交流機制不僅對于理解基礎(chǔ)生物學過程至關(guān)重要，而且還能幫助揭示諸如癌癥等多種疾病的發(fā)病原因，在腫瘤微環(huán)境中癌細胞和其它細胞之間的相互作用對于癌細胞的生長至關(guān)重要。

巨噬細胞的分化就是細胞間通訊必不可少的一個關(guān)鍵過程，這個過程受到了巨噬細胞環(huán)境或生境中其它類型細胞的影響。研究人員通力和做對名為Kupffer細胞的細胞進行了研究，該細胞是生活在肝臟血流中的巨噬細胞，其能夠產(chǎn)生大量相關(guān)細胞的基因表達數(shù)據(jù)。

研究者Yvan Saeys表示，利用此類數(shù)據(jù)就能夠揭示細胞間的交流或許并不是一件簡單的任務(wù)，我們 需要開發(fā)出一種新型復雜的算法來解決這類問題；基于此前研究結(jié)果，研究人員開發(fā)了一種新方法來分析細胞間彼此交流的分子機制。研究者解釋道，我們的想法是利用多年來獲得的大量關(guān)于細胞間信號的可用知識，并利用這些知識來闡明哪些細胞間的通信過程是正在發(fā)生的，為了做到這一點，研究人員就必須使用多種機器學習和復雜的技術(shù)來進行研究，比如用于分析社交網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)算法。

研究者Saelens表示，從本質(zhì)上來講，我們可以將NicheNet技術(shù)與一種假想的生物學家進行比較，假想的生物學家不僅能夠知曉關(guān)于細胞間通訊的一切，而且還能將這些知識應(yīng)用到復雜的大規(guī)模數(shù)據(jù)庫中，過去對細胞間通訊進行合理的預測往往需要花費數(shù)周的文獻研究，但如今研究人員只需要按下一個按鈕就能夠做到。

NicheNet測試的**個案例就是研究者Guilliams實驗室所得到的Kupffer細胞生境的數(shù)據(jù)，該實驗室的研究人員如今能通過實驗來證實NicheNet技術(shù)所預測到的某些信號，正是NicheNet技術(shù)才能使得研究人員研究一些自己并不會想到的因素，同時該技術(shù)也能作為一種必要的工具來幫助揭示Kupffer細胞的生境。

除了Kupffer細胞的故事外，研究人員還能在腫瘤微環(huán)境中應(yīng)用NicheNet技術(shù)來研究細胞間的通訊機制，研究者在此前發(fā)表的單細胞數(shù)據(jù)中使用了該技術(shù)，但如今他們正在對新產(chǎn)生的單細胞數(shù)據(jù)庫進行研究，不同類型的療法如何影響腫瘤微環(huán)境中的細胞互作機制，以及這種作用如何影響腫瘤，后期研究人員將會使用NicheNet技術(shù)進行深入研究。

最后研究者表示，這些應(yīng)用闡明了NicheNet技術(shù)的價值，即NicheNet技術(shù)在細胞交流在生物學過程和疾病發(fā)生過程中扮演關(guān)鍵角色的應(yīng)用。