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      研究人員開發(fā)了一種比較單細(xì)胞基因表達(dá)的更好方法
      
			
      
				2019-04-15 09:42:25
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      努力利用下一代測序來比較單個細(xì)胞中的基因表達(dá)，以獲得有關(guān)癌癥起源，進(jìn)展或復(fù)發(fā)的線索。St. Jude兒童研究醫(yī)院的研究人員開發(fā)出一種算法，可以更準(zhǔn)確，更靈敏地識別單個細(xì)胞中基因表達(dá)的差異。
      

      研究人員開發(fā)了一種比較單細(xì)胞基因表達(dá)的更好方法
      

      該算法被稱為具有獨立分散或NBID的負(fù)二項模型。St. Jude正在向全球研究人員免費提供NBID。計算生物學(xué)家和相應(yīng)作者St. Jude的Xiang Chen博士及其同事開發(fā)了NBID，以更好地利用單細(xì)胞RNA測序來追蹤單個細(xì)胞中基因表達(dá)的差異。他們的工作最近出現(xiàn)在Genome Biology期刊上。
      

      單細(xì)胞RNA測序在過去十年中已經(jīng)出現(xiàn)，并且在癌癥研究和免疫系統(tǒng)及其他器官的發(fā)育中獲得了普及。通過比較不同細(xì)胞中的基因表達(dá)，研究人員旨在提高我們對癌癥遺傳學(xué)的理解?？茖W(xué)家利用該技術(shù)發(fā)現(xiàn)了化療耐藥或代表罕見亞型的腫瘤細(xì)胞亞群。該信息還可以揭示相應(yīng)的標(biāo)記基因，其被定義為群體之間具有不同表達(dá)水平的基因。這些信息將有助于開發(fā)精準(zhǔn)藥物和更敏感的診斷測試。
      

      “許多研究現(xiàn)在采用單細(xì)胞RNA測序技術(shù)，但統(tǒng)計方法來表征數(shù)據(jù)滯后，”圣猶達(dá)計算生物學(xué)系助理成員陳說。“我們創(chuàng)建了NBID，這是一個專門用于分析單細(xì)胞RNA測序數(shù)據(jù)的軟件包。我們發(fā)現(xiàn)，與用于分析單細(xì)胞RNA測序數(shù)據(jù)的其他軟件包相比，NBID提供了更準(zhǔn)確和靈敏的差異基因表達(dá)分析。
      

      “我們相信NBID也可用于鑒定其他深入測序數(shù)據(jù)評估的生物標(biāo)記物。”
      

      挑戰(zhàn)
      

      人類基因組包括20,000到25,000個基因，這些基因帶有制作特定蛋白質(zhì)的指令，這些蛋白質(zhì)可以完成細(xì)胞中的大部分工作該過程需要通過信使RNA復(fù)制DNA，從中將其翻譯成特定的蛋白質(zhì)。
      

      單細(xì)胞RNA測序需要研究人員捕獲單個細(xì)胞內(nèi)的信使RNA，使用信使RNA組裝DNA的互補(bǔ)鏈，然后復(fù)制(擴(kuò)增)并分析。
      

      基因表達(dá)變化很大并且在細(xì)胞內(nèi)波動。捕獲單個細(xì)胞中具有低至中等表達(dá)的基因的信使RNA是特別具有挑戰(zhàn)性的。另一個挑戰(zhàn)是數(shù)據(jù)稀疏性或低信號和高噪聲，這需要在噪聲海中識別感興趣的數(shù)據(jù)，在這種情況下是RNA。實例包括“輟學(xué)”事件，其中在細(xì)胞子集中以相對高水平表達(dá)的基因在其他細(xì)胞中是不可檢測的。
      

      陳和他的同事使用分子“條形碼”通過標(biāo)記然后使用稱為獨特分子標(biāo)識符(UMI)計數(shù)的過程計算信使RNA來跟蹤基因表達(dá)。
      

      “UMI優(yōu)于其他方法的優(yōu)勢，讀取計數(shù)，RNA的量化已被充分記錄。這兩種方案之間的統(tǒng)計差異未被充分認(rèn)識，”Chen說。“通過對單細(xì)胞RNA測序數(shù)據(jù)的廣泛評估，我們發(fā)現(xiàn)這兩種方法應(yīng)該以不同方式建模，UMI計數(shù)可以用負(fù)二項模型近似。”
      

      NBID允許基因特異性和組特異性負(fù)二項模型，從而獲得更好的性能。在比較測試中，NBID被證明在識別不同細(xì)胞群之間基因表達(dá)的差異時更敏感和更準(zhǔn)確。例如，NBID幫助研究人員識別可用于將橫紋肌肉瘤細(xì)胞亞群與不同基因表達(dá)模式分離的標(biāo)記基因，這表明實體腫瘤進(jìn)展的潛在新機(jī)制。
      
			

			
        
      
			
      
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