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美開發(fā)單細(xì)胞算法，揭示細(xì)胞發(fā)育路徑

2017-05-03 09:49

改編自中國科技網(wǎng)


科技日?qǐng)?bào)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(gè)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(cè)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(gè)細(xì)胞的RNA序列，重建潛在的發(fā)育軌跡，并及時(shí)捕獲不同轉(zhuǎn)錄程序的進(jìn)展情況。它是以拓?fù)錇榛A(chǔ)的非線性計(jì)算機(jī)分析算法和統(tǒng)計(jì)框架，研究時(shí)間軸上的轉(zhuǎn)錄調(diào)控，能對(duì)細(xì)胞瞬時(shí)狀態(tài)進(jìn)行描述。


研究人員使用scTDA繪制了經(jīng)誘導(dǎo)成為運(yùn)動(dòng)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(diǎn)附近是活躍的，就能夠鑒定在不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)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(yùn)，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(jī)會(huì)。他們期望以后會(huì)有更多發(fā)現(xiàn)，最終能夠在特定發(fā)育階段對(duì)個(gè)別細(xì)胞進(jìn)行深入分析。


文獻(xiàn)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