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發(fā)布時間：2024-09-05 15:30:39 來源：本站 作者：admin
根據(jù)《自然方法》雜志發(fā)表的一項新研究，德克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心研究人員開發(fā)的一種計算機模型顯著提高了科學(xué)家檢測細(xì)胞間通訊的能力。
該模型名為 Spacia，有助于促進對多種疾病的理解，包括癌癥、自身免疫性疾病、傳染病和發(fā)育異常。
“細(xì)胞間通訊 (CCC) 對所有生命形式都非常重要。借助 Spacia，我們能夠比以往更好地破譯它，”德克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心彼得奧唐奈公共衛(wèi)生學(xué)院和宿主防御遺傳學(xué)中心副教授王濤博士說。他是西蒙斯癌癥中心人口科學(xué)與癌癥控制研究項目的成員。
王博士與奧唐奈公共衛(wèi)生學(xué)院和萊達(dá)希爾生物信息學(xué)系教授兼德克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)院數(shù)據(jù)科學(xué)副院長謝陽博士共同領(lǐng)導(dǎo)了這項研究。王博士和謝博士是奧唐奈公共衛(wèi)生學(xué)院定量生物醫(yī)學(xué)研究中心的研究員。
CCC 對于包括發(fā)育、健康維持和疾病進展在內(nèi)的多種生物過程必不可少。近年來，研究人員開發(fā)出了實驗技術(shù)，可提供有關(guān)單個細(xì)胞中基因活動的信息（單細(xì)胞測序），甚至細(xì)胞位置的信息（空間分辨轉(zhuǎn)錄組學(xué)，SRT），這些信息為推斷 CCC 提供了關(guān)鍵信息。
但是，分析這些技術(shù)生成的大量數(shù)據(jù)以提取準(zhǔn)確的 CCC 關(guān)系的程序有幾個缺點。例如，一些程序?qū)臻g相鄰細(xì)胞群中的基因活動進行平均讀取，從而失去了單細(xì)胞分辨率，而其他程序只能檢測已知調(diào)控途徑中細(xì)胞之間的通信。
為了克服這些問題，王博士和謝博士及其同事使用一種稱為多實例學(xué)習(xí) (MIL) 的數(shù)學(xué)技術(shù)開發(fā)了 Spacia，用于從 SRT 數(shù)據(jù)推斷 CCC。MIL 是機器學(xué)習(xí)的一個子集，在計算機科學(xué)領(lǐng)域廣為人知；然而，謝博士解釋說，它很少被探索用于生物醫(yī)學(xué)用途。
研究人員使用 SRT 生成的數(shù)據(jù)在各種情況下測試了 Spacia，獲得了重要的見解。例如，使用來自前列腺癌組織的 SRT 數(shù)據(jù)集，Spacia 發(fā)現(xiàn)腫瘤微環(huán)境中的幾種細(xì)胞類型參與了一種稱為上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象，這是轉(zhuǎn)移的重要因素。
研究人員將 Spacia 部署在包括乳腺癌、結(jié)腸癌、皮膚癌和肺癌等類型的泛癌癥 SRT 數(shù)據(jù)集上，發(fā)現(xiàn) B 細(xì)胞（一種免疫細(xì)胞）對免疫治療藥物（稱為檢查點抑制劑）靶向的腫瘤細(xì)胞的信號作出反應(yīng)。
他們還發(fā)現(xiàn)了一種不同的 CCC 特征，可以準(zhǔn)確預(yù)測癌癥患者的生存率及其對檢查點抑制劑的反應(yīng)。
“我們的研究強調(diào)了整合空間和轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的力量，以揭示驅(qū)動疾病進展和治療耐藥性的隱藏細(xì)胞相互作用，”謝博士說。 “Spacia 代表著我們將分子見解轉(zhuǎn)化為臨床應(yīng)用的能力的重大進步，最終改善了患者護理?！?/p>
謝博士指出，Spacia 目前最適用于生物研究。但最終，隨著目前 SRT 的高成本下降，醫(yī)生可能會使用此工具來識別針對個別患者疾病的藥物靶點，從而大大改善個性化醫(yī)療。
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