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发布日期:2024-06-19 10:31    点击次数:89

在多细胞动物体中,尽管整个细胞分享相易的基因组,但由于里面基因调控采集的各异以及与周围微周围中相邻细胞的外界讯号聊天,它们在印记、基因抒发和功能上表达出显贵的千般性。相邻的不同种类细胞之间再体验繁杂的相互效果,酿成肯定功能的团体模块。连年来,跟着旷野转录组工艺的持续发展,营运者也许在单细胞差异率下获取细胞的基因抒发谱,同期保持细胞在团体内的旷野地位资讯。因而,如何有用地诈欺这些旷野地位资讯来揭示繁杂团体中细胞的旷野成列形式和干系的动物学功能,即识别旷野细胞亚型和发现团体模块,是旷野转录组资讯分解的中枢任务。

当今旷野转录组资讯分解濒临以下双面位贫穷:首先,对于旷野细胞类型的识别,好多营运仅应用细胞基因抒发谱而冷漠细胞的旷野地位资讯。然则,连年来的营运标明,正本被合计是同质性的细胞类型,凭借据其在团体中的地位,不错进一步细分为多个亚型。第二,对于团体模块的发现,面前面的规律首要基于团体内地带的基因旷野抒发形式的契合性来发现团体模块。然则,组成团体的不同细胞的基因抒发符号也许高度异质化,这些规律未能足够诈欺最新的单细胞差异率的旷野转录组资讯中细胞类型的资讯。

5月31日,清华大学日子科学学院/构造动物学高精尖改革要害/清华-北大日子科学连结要害张强锋副教讲课题组在《细胞·体制》(Cell Systems)杂志在线发布题为“基于感知细胞-细胞相互效果的细胞镶嵌在单细胞差异率旷野转录组资讯中发现团体模块”(Tissue module discovery in single-cell resolution spatial transcriptomics data via cell-cell interaction-aware cell embedding)的营运论著。在该营运中,他们修复了基于图自编码器(Graph autoencoder)深度研习框架的东说念主工智能算法SPACE,不错在旷野转录组资讯中识别旷野细胞亚型和发现团体模块。

SPACE模子框架

SPACE应用图自编码器框架来研习低维的细胞镶嵌,该细胞镶嵌款式了旷野转录组资讯中每个细胞本身的基因抒发资讯以偏抓与旷野相近细胞的相互效果资讯(因而称该细胞镶嵌为细胞-细胞相互效果感知的细胞镶嵌,cell-cell interaction-aware cell embedding)。在该细胞镶嵌根本上,SPACE再体验聚类算法识别旷野细胞亚型和发现团体模块。SPACE首要在以下两个方位区别于现存规律。率先,SPACE体验两个零丁的解码器重构细胞本身的基因抒发谱和旷野相近图。

次之,SPACE界说了一个感知场比率α,该一共决意了基因抒发谱重建赔本与旷野相近图重构赔本的反向权重。这种可调换的一共使SPACE也许将模子的优化重心(凭借据具体营运需要)转向注重所分解细胞本身的基因抒发符号或旷野相近细胞的团体资讯,从而识别旷野细胞亚型或发现细胞群落,即一种拥有可辨识鸿沟且组成细胞类型旷野分散的团体模块。体验应用多个旷野转录组资讯集对SPACE开展考试,不错标明SPACE发现的细胞群落与东说念主工标注的团体构造在旷野分散符号上一样。特别地,细胞群落是由其所组成的细胞间一样的近端量互效果采集而不是契合的基因旷野抒发形式来界说的。这种细胞间的近端量互效果采集不错用于优化基于配体-受体的细胞通信揣度,从而纠正对动物历程中细胞间讯号流布与调控的解读。

要而论之,营运东说念主员修复了一个不错从单细胞差异率的旷野转录组资讯中识别旷野细胞类型和发现团体模块的旷野转录组资讯东说念主工智能分解器用SPACE。SPACE可用于大领域的旷野转录组营运,以理解旷野相近细胞之间的相互效果是如何功用细胞类型和团体模块动物学功能的。

张强锋为论著通信作者,清华大学日子科学学院2019级学者生李雨哲和学者后张劲松为论著共同首先作者。沙特阿卜杜拉君主科学大学野心动物学科研要害主任,前面百图生科(BioMap)营运院主任AI科学家高欣教悔加入结合营运。

营运得到国度重心营运发展方案专项、国度当然科学基金、北京市构造动物学高精尖改革要害、清华-北大日子科学连结要害、清华大学野心平台、上海期智营运院和阿卜杜拉君主科学大学营运处置办公室的复古。

论著相接:

https://www.cell.com/cell-systems/fulltext/S2405-4712(24)00124-8

供稿 | 日子学院金沙官方版下载





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