Nat. Commun: Kaedah penjajaran dan penyambungan dua peringkat untuk omik spatial

Bidang penyelidikan: spatialomik, penjajaran bersepadu berbilang keping, berbilang skala, rangkaian saraf konvolusi graf dinamik

Dong Hongyu | untuk omik spatial

Sumber kertas: Nature Communications

Pautan kertas: https://www.nature.com/articles/s41467-024-50308-x

Dengan perkembangan pesat teknologi omik spatial dan penjajaran 2D satah penyambungan untuk membentuk model spatial 3D untuk menemui ciri global telah menjadi langkah yang sangat diperlukan dalam analisis omik spatial. Walau bagaimanapun, kaedah sedia ada menghadapi cabaran apabila memproses set data omik spatial berskala besar, terutamanya data yang dijana berdasarkan teknologi pendarfluor dan imej, yang selalunya mengambil terlalu banyak masa untuk menganalisis dan keputusan analisis tidak tepat.

Sehubungan itu, penyelidik dari Universiti Sains dan Teknologi King Abdullah dan Universiti Yale mencadangkan strategi penjajaran kasar ke halus dua peringkat untuk omik spatial - SANTO. SANTO dibahagikan kepada dua peringkat (Rajah 1). Pertama, dalam peringkat pelarasan kasar, kawasan pertindihan dua keping dikenal pasti dengan cepat dengan mengira pekali korelasi, kemudian dalam peringkat pelarasan halus, ciri ruang dan ciri ruang adalah disepadukan dengan menggunakan rangkaian neural convolutional graf dinamik (DGCNN).

Rajah 1 skema algoritma SANTO

Penyelidik telah mengesahkan prestasi unggul SANTO berbanding kaedah sedia ada melalui eksperimen yang meluas. Pertama, mereka melakukan penilaian penanda aras pada pelbagai set data dengan pelbagai kaedah yang diterbitkan (Rajah 2 Keputusan penilaian menunjukkan bahawa ketepatan dan keteguhan SANTO dalam tugas penjajaran dan tugasan penyambungan melebihi kaedah sedia ada).

Rajah 2 Perbandingan penanda aras SANTO dan kaedah sedia ada lain

Selepas mengesahkan prestasi tinggi model SANTO, penyelidik menggunakan alat ini untuk menjalankan pelbagai aplikasi hiliran. Khususnya, mereka menjajarkan dan menyambung bahagian (10x Xenium dan Visium) merentasi platform (10x Xenium dan Visium) daripada tisu yang sama (sampel kanser payudara) (Rajah 3), mengenal pasti komposisi jenis sel yang lebih pelbagai dan mengikut sel spatial Analisis komunikasi meneroka persekitaran mikro tumor dengan lebih terperinci dan menyediakan panduan baharu untuk rawatan klinikal.

Rajah 3 SANTO berjaya menyambung hirisan merentas platform sampel kanser payudara untuk menerokai persekitaran mikro tumor

Para penyelidik seterusnya menggunakan model tersebut untuk menjajarkan data omik spatiotemporal tiga dimensi untuk mendedahkan proses pembangunan tisu. Dengan menyelaraskan dua sampel embrio tetikus (sampel tiga dimensi, masing-masing pada peringkat E14.5 dan E15.5, setiap sampel terdiri daripada empat kepingan dua dimensi berturut-turut), model itu boleh mendedahkan laluan evolusi spatiotemporal hati, paru-paru, jantung dan organ lain, menyumbang kepada kajian penuaan dan evolusi kanser (Rajah 4).

Figure 4 Menggunakan Santo untuk mencapai penjajaran spasi-temporal 3D-ke-3D secara keseluruhannya, para penyelidik menggunakan Santo untuk menyelaraskan kepingan dua modaliti ekspresi gen dan penjujukan histon, mencapai integrasi silang modal menunjukkan bahawa SANTO boleh melaksanakan pelbagai tugas penjajaran (Rajah 5).

Rajah 5 Menggunakan SANTO untuk mencapai penjajaran rentas modal

Ringkasnya, dalam kajian ini, penyelidik membangunkan rangka kerja umum-SANTO untuk menyelesaikan masalah penjajaran dan penyambungan omik spatial. Ujian penanda aras yang komprehensif mendedahkan prestasi unggul model dari segi ketepatan, keteguhan dan kebolehgunaan, seterusnya menunjukkan prestasi SANTO dalam pelbagai tugas yang mencabar melalui tugasan seperti jahitan merentas platform, penjajaran spatiotemporal 3D-ke-3D dan penjajaran rentas mod . ciri berkuasa dalam aplikasi.

The Complexity of Life Reading Club kini merekrut

Jizhi Club coopère avec Tang Leihan, professeur titulaire de la Faculté des sciences et du Centre scientifique interdisciplinaire de l'Université de Westlake, Chang Cheng et Li Yang, chercheurs associés du National Protein Science Center (Pékin), Tang Qianyuan, professeur adjoint de Hong Kong Baptist Lin Yihan, chercheur à l'Institut d'études interdisciplinaires frontalières de l'Université de Pékin, et Tang Shijie, chercheur postdoctoral au Centre d'excellence en science cellulaire moléculaire de l'Académie chinoise des sciences, ont co-parrainé l'étude « Complexité de la vie : principes de Club de lecture "Composition of Complex Life Systems" pour passer en revue les sciences de la vie depuis l'échelle microscopique des cellules, l'échelle mésoscopique des tissus et des organes, jusqu'à l'échelle macroscopique du corps humain. On espère que des questions et des données importantes dans ce domaine favoriseront des échanges approfondis entre les statistiques les chercheurs en physique, en méthodes d'apprentissage automatique et en omique, établissent des relations de coopération interdisciplinaire et stimulent de nouvelles idées de recherche et des projets de coopération. Le club de lecture débutera le 6 août 2024 et se tiendra tous les mardis soir de 19h00 à 21h00, pour une durée estimée de 10 à 12 semaines. Les amis intéressés par ce domaine de pointe qui recoupe profondément les sciences de la vie, la physique, les sciences complexes et l’informatique sont les bienvenus !

Atas ialah kandungan terperinci Nat. Commun: Kaedah penjajaran dan penyambungan dua peringkat untuk omik spatial. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!