新的 AI 方法可識(shí)別腫瘤內(nèi)部和周圍基因的位置和相互作用

SpaceMarkers 是一種新的機(jī)器學(xué)習(xí)軟件，由約翰??霍普金斯融合研究所和約翰霍普金斯 Kimmel 癌癥中心的研究人員開發(fā)，可以識(shí)別腫瘤內(nèi)部和周圍不同類型細(xì)胞之間的分子相互作用。

SpaceMarkers 利用通過(guò)空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)獲得的信息——一種尖端技術(shù)，可提高根據(jù)組織樣本在細(xì)胞中的位置測(cè)量基因表達(dá)的能力。了解單個(gè)細(xì)胞的分子特征和腫瘤微環(huán)境(腫瘤內(nèi)部和周圍的細(xì)胞)中細(xì)胞間相互作用的影響對(duì)于區(qū)分腫瘤進(jìn)展的決定因素至關(guān)重要。

介紹 SpaceMarkers 及其在不同類型癌癥中的應(yīng)用的研究作為封面文章發(fā)表在 2023 年 4 月號(hào)的《細(xì)胞系統(tǒng)》雜志上。

高表達(dá)基因通常與某些過(guò)多的細(xì)胞類型、主要生物過(guò)程或細(xì)胞類型之間的顯著相互作用有關(guān)，而這些在健康組織中并不常見。資深研究作者、腫瘤學(xué)定量科學(xué)部主任兼 Convergence Institute 聯(lián)合主任 Elana Fertig 博士解釋說(shuō)，由于各種原因，基因在細(xì)胞中表達(dá)，其中一些基因可能導(dǎo)致癌癥進(jìn)展的高風(fēng)險(xiǎn).

“SpaceMarkers 可以幫助癌癥研究人員確定基因是否因細(xì)胞間相互作用而過(guò)度表達(dá)，”Fertig 說(shuō)。“它還可以識(shí)別與感興趣基因相關(guān)的特定細(xì)胞間相互作用。這一新信息可以為研究人員提供進(jìn)一步的途徑，以了解導(dǎo)致癌癥的因素或回答為什么有些患者對(duì)某些治療有反應(yīng)而其他患者沒有反應(yīng)。”

SpaceMarkers 的工作原理是從空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)中看到的單個(gè)細(xì)胞類型中識(shí)別高活性區(qū)域，主要研究作者 Atul Deshpande 博士解釋說(shuō)，他是約翰霍普金斯大學(xué) Fertig 實(shí)驗(yàn)室的博士后研究員。來(lái)自兩種細(xì)胞類型的高活性區(qū)域被確定為細(xì)胞間相互作用的位點(diǎn)。然后，該算法從兩種細(xì)胞類型的相互作用中識(shí)別出分子變化。

Deshpande 說(shuō)，該軟件有兩種操作模式。一種是簡(jiǎn)單的差異表達(dá)模式，可識(shí)別在細(xì)胞間相互作用位點(diǎn)具有顯著更高表達(dá)的基因，表明這種相互作用導(dǎo)致基因以更高的速率表達(dá)。但是，該軟件沒有考慮細(xì)胞群的空間變化。第二種(殘差模式)在考慮了空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)中識(shí)別的所有細(xì)胞群后，識(shí)別出具有顯著更高表達(dá)的基因。

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