盡管近幾十年來我們對人體細胞和組織的了解已經穩(wěn)步增加，但許多事情仍然未知。例如，細胞存在于短暫的動態(tài)狀態(tài)，理解它們是破譯疾病和找到治療方法的基礎。在實驗室中用于研究細胞類型的經典技術面臨限制，并且不能實現細胞功能的精細細節(jié)。

為克服這一障礙，由Holger Heyn*的西班牙巴塞羅那基因組調控中心(CRG)的國家基因組分析中心(CNAG-CRG)的一組科學家開發(fā)了一種新的計算工具，基于數學圖論，用于推斷健康和病理器官的大規(guī)模調節(jié)網絡，例如那些受糖尿病或阿爾茨海默病影響的器官。研究人員能夠確定與器官功能和疾病潛在驅動因素相關的基因。他們將在xin一期的基因組生物學雜志上發(fā)表他們的研究結果。

“我們以前開發(fā)的單細胞轉錄組學工具對于發(fā)現未知細胞類型非常有用，”CNAG-CRG的博士后研究員，該研究的第1作者Giovanni Iacono說。“這些工具使我們能夠描述細胞的新類型和亞型，具有*的生物學作用和等級關系，”他補充道。

到目前為止，已經使用單細胞分析來了解細胞類型及其在組織內的功能。“像人類細胞圖譜項目這樣的大型聯(lián)盟產生了整個生物體的單細胞圖譜，需要復雜的分析策略將大數據轉化為破壞性的生物學和臨床見解，”單細胞基因組學小組負責人Holger Heyn說。 CNAG-CRG和該文章的作者。

這個科學團隊現在開發(fā)的工具將使他們更進一步，看看基因如何相互作用形成組織。“我們的工具試圖準確地解決控制細胞形態(tài)和功能的調節(jié)過程，”Iacono強調說。

該工具基于圖論，這是一種抽象的數學模型，其中有通過邊連接的節(jié)點。一旦有了圖形，結構，就可以衡量每個節(jié)點對網絡的重要性。在這種情況下，每個節(jié)點都是一個基因，重要性被定義為該基因的功能是所研究的生物系統(tǒng)的關鍵。

CNAG-CRG研究人員處理了來自成千上萬個細胞的數據集，以推斷驅動細胞表型形成及其各自功能的調節(jié)網絡。他們運用他們的工具研究2型糖尿病和阿爾茨海默病，并且能夠找到與這些疾病相關的功能變化。重要的是，這為尋找新的藥物目標打開了大門。

“我們開發(fā)的網絡分析超越了目前應用的方法，可以深入了解基因活動如何塑造組織和器官。這對于了解這些網絡被破壞的疾病以及找到有效治療的”跟腱“至關重要。海因說。

該工具可能適用于任何疾病，從阿爾茨海默氏癥到慢性淋巴細胞白血病。“我們將應用我們的工具為許多疾病提出新的靶基因，然后可以在進一步研究中得到驗證。”Iacono說。