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      新的生物信息學(xué)方法幫助科學(xué)家了解細(xì)胞中基因調(diào)控的差異
      
			
      
				2019-04-11 14:52:33
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      由Stein Aerts(VIB-KU Leuven)領(lǐng)導(dǎo)的比利時(shí)計(jì)算生物學(xué)家團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種名為cisTopic的新生物信息學(xué)方法。受文本挖掘方法的啟發(fā)，cisTopic通過(guò)尋找共同的主題，幫助科學(xué)家深入了解我們體內(nèi)細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞內(nèi)基因調(diào)控差異的機(jī)制。在自然方法的新出版物中，Aerts和他的團(tuán)隊(duì)展示了這種方法的廣泛應(yīng)用，從大腦研究到癌癥生物學(xué)。
      

      新的生物信息學(xué)方法幫助科學(xué)家了解細(xì)胞中基因調(diào)控的差異
      

      我們的基因組由調(diào)節(jié)分子的組合控制，這些分子在我們的DNA中“開(kāi)啟”靶基因。這些調(diào)節(jié)分子與我們?nèi)旧w中的所謂增強(qiáng)子和啟動(dòng)子區(qū)域結(jié)合。了解它們何時(shí)以及如何被激活，可以教會(huì)我們很多關(guān)于我們身體細(xì)胞多樣性的知識(shí)。
      

      “我們體內(nèi)的所有細(xì)胞基本上含有相同的DNA，”教授解釋道。Stein Aerts是VIB和KU Leuven計(jì)算生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室的負(fù)責(zé)人。“每種細(xì)胞類型的獨(dú)特之處在于，在任何特定時(shí)間哪些基因都是活躍的。”
      

      單細(xì)胞技術(shù)的最新進(jìn)展使像Aerts這樣的科學(xué)家能夠研究基因活性和調(diào)控DNA區(qū)域?qū)?shù)千個(gè)細(xì)胞的可及性。但是這些信息尚未解決逆向工程基因組調(diào)控代碼的挑戰(zhàn)。
      

      聚類細(xì)胞
      

      Aerts實(shí)驗(yàn)室的兩位年輕研究人員CarmenBravoGonzález-Blas和Liesbeth Minnoye開(kāi)始著手解決這個(gè)問(wèn)題。“我們可以從單個(gè)細(xì)胞中獲得的數(shù)據(jù)，關(guān)于其DNA中特定調(diào)控區(qū)域的可訪問(wèn)性，非常稀少。但是，我們希望根據(jù)這些可訪問(wèn)區(qū)域的相似性將單個(gè)細(xì)胞分組。”
      

      為了解決這個(gè)問(wèn)題，BravoGonzález-Blas從文本挖掘領(lǐng)域借用了一種稱為“主題建模”的計(jì)算技術(shù)。她解釋說(shuō)：“在文本挖掘中，計(jì)算機(jī)可以從大量文本中發(fā)現(xiàn)”主題“，以及對(duì)每個(gè)主題都很重要的術(shù)語(yǔ)。當(dāng)應(yīng)用于我們的基因控制問(wèn)題時(shí)，計(jì)算機(jī)會(huì)發(fā)現(xiàn)對(duì)每個(gè)細(xì)胞都很重要的主題。鍵入我們的身體。它還使我們能夠確定每個(gè)主題的監(jiān)管區(qū)域。“
      

      更多地了解復(fù)雜的組織
      

      “我們?cè)诟鞣N數(shù)據(jù)集上評(píng)估了我們的新方法，發(fā)現(xiàn)它可以讓我們準(zhǔn)確地恢復(fù)預(yù)期的和新的細(xì)胞類型，”Minnoye補(bǔ)充道。“特別是在非常稀疏的數(shù)據(jù)上，我們的方法比以前開(kāi)發(fā)的方法更強(qiáng)大。”
      

      研究人員將cisTopic應(yīng)用于生物復(fù)雜的細(xì)胞群，例如哺乳動(dòng)物大腦中存在的細(xì)胞。cisTopic不僅允許他們恢復(fù)大腦中的主要細(xì)胞類型，而且該團(tuán)隊(duì)還能夠識(shí)別新的亞群和主神經(jīng)細(xì)胞類型的調(diào)節(jié)劑。
      

      “除了大腦，我們還使用cisTopic來(lái)研究患者黑素瘤細(xì)胞培養(yǎng)基因可及性的動(dòng)態(tài)變化，”Aerts補(bǔ)充道。“當(dāng)我們調(diào)制這些癌細(xì)胞中已知的重要調(diào)節(jié)劑之一時(shí)，我們可以第一次追蹤不同DNA區(qū)域隨時(shí)間變化的可及性。這些方法最終將使我們能夠更好地了解這些主要調(diào)節(jié)因子在癌癥中的實(shí)際作用。細(xì)胞，以及它們控制的基因。“
      

      這些不同的應(yīng)用說(shuō)明了團(tuán)隊(duì)研究球員的新方法的價(jià)值以及協(xié)調(diào)我們細(xì)胞中基因調(diào)控的機(jī)制。根據(jù)像Aerts這樣的計(jì)算生物學(xué)家的說(shuō)法，這是實(shí)現(xiàn)健康和疾病中細(xì)胞狀態(tài)的實(shí)時(shí)和個(gè)性化監(jiān)測(cè)的重要一步。
      
			

			
        
      
			
      
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