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单细胞转录组学的计算工具揭示了基因网络的可塑性

2019-11-19 14:11:27 • 来源：

巴塞罗那国家基因组分析中心(CNAG-CRG)的一组研究人员基于数学图论开发了一种新的计算工具，可以从健康和病理性器官(例如：那些患有糖尿病或阿尔茨海默氏病的人。这项新研究的发现-能够精确定位与器官功能和潜在疾病驱动因素有关的基因，该发现最近发表在《基因组生物学》上，文章标题为“ 单细胞转录组学揭示了基因调控网络的可塑性 ”。

单细胞转录组学的计算工具揭示了基因网络的可塑性

尽管近几十年来我们对人体细胞和组织的了解稳步增长，但许多事情仍然未知。例如，细胞以短暂的动态状态存在，了解它们是破译疾病和寻找治疗方法的基础。实验室中用于研究细胞类型的经典技术面临局限性，无法实现细胞功能的精细描述。为了克服这一障碍，CNAG-CRG科学家根据他们的早期工作开发了这种新工具。

CNAG-CRG高级博士后研究员，首席研究研究员Giovanni Iacono博士解释说：“我们先前开发的单细胞转录组学工具对发现未知细胞类型非常有用。” “那些工具使我们能够描述细胞的新类型和亚型，以及它们独特的生物学作用和层次关系。”

迄今为止，单细胞分析已用于了解组织中的细胞类型及其功能。高级研究研究员Holger Heyn博士说：“像人类细胞图谱项目这样的大型联合体可以生成整个生物的单细胞图，并且需要复杂的分析策略才能将大数据转化为破坏性的生物学和临床见解。” CNAG-CRG的单细胞基因组。

这个科研团队现在开发的工具将使他们走得更远，看看基因如何相互作用形成组织。Iacono强调说：“我们的工具试图精确解决控制细胞形态和功能的调控过程。”

新工具基于图论(Graph theory)，图论是一个抽象的数学模型，其中的节点通过边连接。一旦有了图，结构，就可以测量每个节点对于网络的重要性。在这种情况下，每个节点都是一个基因，重要性被定义为该基因的功能对于正在研究的生物系统至关重要。

该研究小组处理了上万个细胞的数据集，以推断出驱动细胞表型形成及其各自功能的调控网络。他们将其工具应用于研究2型糖尿病和阿尔茨海默氏病，并能够找到与这些疾病相关的功能改变。重要的是，这为寻找新的药物靶标打开了大门。

“我们开发的网络分析超越了当前应用的方法，可提供有关基因活动如何塑造组织和器官的深刻见解。这对于了解这些网络被破坏的疾病并找到有效治疗的“致命弱点”至关重要。” Heyn指出。

该工具可能会应用于从阿尔茨海默氏病到慢性淋巴细胞性白血病的任何疾病。Iacono总结说：“我们将运用我们的工具为许多疾病提出新的靶基因，然后可以在进一步的研究中对其进行验证。”

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