Nature子刊开创细胞发育动力学研究新技术

【字体: 时间:2019年04月02日 来源:生物通

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  VIB-UGent炎症研究中心的研究人员开发了一种能模拟这些细胞动力学的新技术。这不仅能在整个细胞生长和生命周期中追踪细胞,而且还可以评估计算生物学方法效果。

  

生物通报道:当细胞被激活,或者对其环境变化进行响应的时候,细胞内部会发生什么呢?来自VIB-UGent炎症研究中心的研究人员开发了一种能模拟这些细胞动力学的新技术。这不仅能在整个细胞生长和生命周期中追踪细胞,而且还可以评估计算生物学方法效果。

这一研究成果公布在Nature Biotechnology杂志上。

识别单个细胞的轨迹

细胞在不断变化,它们经历着分裂,变化,被环境激活。细胞会在这些每个过程中选择数千途径中的一种,如果能追踪它们的轨迹,就能更清楚明了的理解细胞的机制。

由于单细胞技术的进步,研究这些细胞轨迹最近变得越来越容易,科学家可以以前所未有的细节分析单个细胞。结合计算方法,看到细胞在生物体内的不同轨迹,并仔细观察疾病中出现的问题。

研究组负责人Yvan Saeys解释说:“如果你随机抽取数千个正在变化的细胞,你会发现有些细胞非常相似,而另外一些细胞则具有另外相似的轨迹。轨迹推断方法(Trajectory inference methods,生物通注)是一种新颖的人工智能技术,以数据驱动的方式揭示细胞轨迹等复杂问题。近年来,已经有大量工具构建细胞轨迹。但是,这些工具存在可用性限制,研究人员很难找到适合他们所研究的生物系统的方法。”

评估可用的工具

Saeys实验室的两名研究人员,Robrecht Cannoodt和Wouter Saelens评估和比较了现有工具,Cannoodt说:“从一开始,我们就设想通过包括几乎所有方法的各种数据集和指标来尽可能全面地制定基准。我们分析了细节,例如安装程序,并将这些细节放在了一个地图上,我们喜欢称它为‘时髦的热图’。”

Saelens补充道:“除了改进轨迹推理外,我们还尝试改进基准测试的方式。在我们的研究中,我们使用最新的软件技术确保易于重现和可扩展的基准测试。”

用户指南

基于基准测试结果,研究人员也开发了一套用户指南,帮助研究人员为特定研究问题选择最合适的方法,以及交互式应用程序。这是对轨迹推断方法的第一次综合评估。未来,这一团队计划添加详细的参数调整程序。 在dynverse.org这一网站上免费提供了用于创建轨迹的通道和工具,欢迎讨论。

(生物通:万纹)

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