одноклеточное секвенирование

В исследовании представлен инновационный метод реконструкции генных регуляторных сетей (GRN) на основе данных секвенирования РНК единичных клеток (scRNA-seq). Авторы разработали архитектуру двухканальной графовой нейронной сети (GCN) с общим весом, которая позволяет эффективно объединять априорные знания о регуляции с паттернами коэкспрессии генов, устраняя ограничения существующих методов. Предложенный вычислительный фреймворк интегрирует профили дифференциальной экспрессии генов и изменения регуляции для точного определения ключевых регуляторов, определяющих различные состояния клеток. Экспериментальные тесты подтвердили, что новый алгоритм значительно превосходит современные аналоги (state-of-the-art) по точности предсказания и демонстрирует высокую устойчивость к шуму и пропущенным данным. Применение метода на двух наборах данных scRNA-seq показало его эффективность в выявлении ключевых регуляторов, ответственных за метастазирование опухолей и развитие лекарственной устойчивости. Данная разработка открывает новые возможности для понимания молекулярных механизмов патологических процессов на клеточном уровне.

Исследование представляет новый вычислительный фреймворк, использующий методы оптимальной транспортировки (Optimal Transport) и RNA-velocity для реконструкции направленных сетей переходов клеточных состояний на основе данных секвенирования РНК единичных клеток (scRNA-seq). Авторы проанализировали интегрированный атлас из 81 633 моноцита и макрофага, полученный из семи когорт каротидных бляшек человека, и выявили 15 статистически значимых парных переходов. Было установлено, что воспаление бляшек в основном driven реактивацией уже существующих тканевых макрофагов, а не прямой дифференцировкой новых моноцитов. Исследование выявило три биологических оси: диверсификацию судьбы моноцитов, воспалительную реактивацию и фиброзное ремоделирование. Особое внимание уделено механизму «транскрипционного наслоения» у резидентных макрофагов, которые приобретают воспалительные программы, сохраняя свою исходную идентичность, в отличие от моноцитарных переходов. Результаты показывают, что происхождение клеток накладывает ограничения на то, как они приобретают программы, связанные с заболеванием, что критически важно для понимания хронических воспалительных процессов.