2月4日，西南華大生命科學(xué)研究院研究團(tuán)隊(duì)成功開(kāi)發(fā)出推斷細(xì)胞時(shí)空分化軌跡的新算法SpaTrack，該算法可整合細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組和空間信息，構(gòu)建細(xì)胞分化的動(dòng)態(tài)軌跡，為揭示組織發(fā)育、器官再生和疾病進(jìn)展的動(dòng)態(tài)研究提供重要支撐。相關(guān)研究成果發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞系統(tǒng)》上。
據(jù)悉，該算法可實(shí)現(xiàn)從單細(xì)胞空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)中，直接構(gòu)建精細(xì)的細(xì)胞分化軌跡、通過(guò)直接細(xì)胞映射，追蹤跨時(shí)間樣本的細(xì)胞分化軌跡、通過(guò)建模預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)錄因子在分化過(guò)程中對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控關(guān)系，捕捉發(fā)育的驅(qū)動(dòng)因素。
研究團(tuán)隊(duì)將SpaTrack應(yīng)用于多個(gè)生物系統(tǒng)的研究中，結(jié)果表明，SpaTrack在重建細(xì)胞分化軌跡、揭示相關(guān)分化事件等方面表現(xiàn)出色，并幫助研究取得新發(fā)現(xiàn)。
舉例而言，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)重構(gòu)蠑螈端腦的受損再生過(guò)程，揭示蠑螈腦在損傷區(qū)域和正常區(qū)域不同的分化軌跡；在解析小鼠胚胎的中腦發(fā)育過(guò)程中，研究團(tuán)隊(duì)觀察到多個(gè)關(guān)鍵前體細(xì)胞在多時(shí)間點(diǎn)樣本中的分化過(guò)程和空間協(xié)調(diào)特征；在腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移過(guò)程的研究中，SpaTrack幫助研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)腫瘤的生長(zhǎng)擴(kuò)增表現(xiàn)出空間異質(zhì)性，其中一條以上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化為特征的分化路徑，其腫瘤細(xì)胞發(fā)生了轉(zhuǎn)移，在淋巴結(jié)區(qū)域形成了轉(zhuǎn)移位的腫瘤。
西南華大生命科學(xué)研究院副研究員秦鵬飛表示，本次開(kāi)發(fā)的新算法借助空間轉(zhuǎn)錄組信息，在解析組織發(fā)育和疾病進(jìn)展的時(shí)空動(dòng)態(tài)上取得初步成效。接下來(lái)團(tuán)隊(duì)將進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)時(shí)空多組學(xué)的融合，解析多源分化、復(fù)雜分化等復(fù)雜問(wèn)題。
另悉，目前研究團(tuán)隊(duì)已在GitHub上提供SpaTrack的開(kāi)源軟件和使用教程，并在華大時(shí)空云平臺(tái)STOmics Cloud上開(kāi)放使用。
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