新闻

2017年5月1日

这一切都在数学,新的工具提供了路线图细胞发育

研究人员在太阳城网站网址医学中心已经创建了一个新的工具来形容,其中细胞可发展为多种可能的方式。植根于拓扑结构的数学领域,该工具提供了一个路线图,提供了详细了解干细胞如何产生特化细胞。 

该研究结果发表在自然生物技术5月1日。 

每种生物始于一个小区。作为细胞分裂,其拷贝岔开成为特化的细胞,如心脏,骨或脑细胞 - 在一个过程被称为分化。要明白,移动单元格沿着这条道路的内部和外部的线索,科学家们可以顺序使用这些RNA-的是转化DNA到蛋白质和其他分子产品的使者。 

从一批细胞测序RNA是不理想的,但是,因为细胞通常是在不同的发展状态。为解决这一问题,科学家们已经开发出单细胞RNA测序。 “它就像一个新的显微镜,给我们一次学习许多生物现象的能力,”说 罗尔·拉巴丹博士在太阳城网站网址系统生物学和生物医学信息学,副教授,论文的合着者。 “然而,研究人员仍然留下的理解不同细胞状态,这推动发展的过程之间的关系问题。” 

To study cellular development, scientists use mathematical tools to analyze massive amounts of sequencing data. But these tools rely on underlying assumptions that narrow the possible results. “Due to the complexity involved in cellular development, models that make assumptions actually limit your ability to make new discoveries,” said Abbas Rizvi, PhD, a postdoctoral research scientist in Columbia’s Department of Biochemistry & Molecular Biophysics and the lead author of the paper. 

博士。里兹维,与巴勃罗克在一起。卡马拉,博士,博士后和理论物理学家在生物医学信息学和系统生物学,看着拓扑结构,它研究表面和形状之间的空间关系的数学的领域,以确定不同的细胞状态,并且是同时细胞活性的基因之间的联系在这些州。协作开发的算法,所谓的单细胞的拓扑数据分析(SCTDA)。该算法分析单个细胞的RNA序列,重构的底层发展轨迹,以及捕获不同的转录程序的进展时间。 

研究人员使用SCTDA映射小鼠干细胞,他们哄骗入成为运动神经元细胞的路径。在地图上正确显示这些细胞可能的发展轨迹,起干细胞,并最终成为神经元。通过观察哪些基因在地图上主动近尤其叉,研究人员能够识别那些看起来指导细胞发育沿路径的不同点的蛋白质。该方法也适用于从小鼠肺,人类胚胎,和小鼠脑研究干细胞的发育途径。 

“We expect many more discoveries to come to light as scientists mine this data set,” said co-author Tom Maniatis, PhD, the Isidore S. Edelman Professor of Biochemistry and chair of the Department of Biochemistry & Molecular Biophysics at Columbia和 a principal investigator at Columbia’s 莫蒂默湾祖克曼头脑大脑行为研究所。 “它确实开辟了可能性为单个细胞在发育的非常具体的阶段了非常深刻的分析。” 

“这种方法提供了深刻的洞察细胞的潜力命运,使我们获得了关键的监管机构和分子跃迁支配细胞的身份和展示的机会,引导细胞有其发展有负面影响的路径走”博士说。里兹维。 

当前正在应用的方法揭示的动态和复杂的生物过程,包括癌症的细胞化妆。 

在本文的标题是,“单细胞拓扑转录组测序分析表明见解细胞分化和发展。”作者是阿巴斯小时。里兹维(太阳城网站网址医学中心,纽约,纽约州),巴勃罗克。丹(CUMC),埃琳娜ķ。 kandror(CUMC)托马斯·罗伯茨(CUMC),IRA schieren(Howard Hughes医学研究所,纽约,纽约州),汤姆·马尼亚蒂斯(CUMC)和罗尔·拉巴丹(CUMC)。 

该研究由美国国家卫生研究所资助(支持U54-ca193313-01, r01gm117591ns088992)和ALS治疗联盟(ATA-2013-F-056)。

作者声明无经济利益或其他冲突。

 

(这篇文章最初出现在 CUMC编辑部 5月1日2017)