[發(fā)明專利]基于單細胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的基因表達調(diào)控機制的確定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010464757.1
• 申請日: 2020-05-27
• 公開（公告）號: CN111613268B
• 公開（公告）日: 2023-02-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫小強
• 申請（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號: G16B20/00
• 分類號: G16B20/00;G16B25/10;G16B40/30
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 衡滔

本申請?zhí)峁┮环N基于單細胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的基因表達調(diào)控機制的確定方法，方法包括：根據(jù)單細胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，確定出中心細胞的特異性高表達基因和鄰居細胞的特異性高表達基因；根據(jù)中心細胞和鄰居細胞的特異性高表達基因，以及配體與受體之間的配對信息，確定出中心細胞與鄰居細胞之間的第一子網(wǎng)絡(luò)；根據(jù)中心細胞的特異性高表達基因，以及轉(zhuǎn)錄因子與靶基因之間的相互作用信息，確定出中心細胞的第二子網(wǎng)絡(luò)；根據(jù)中心細胞的特異性高表達基因，以及受體與轉(zhuǎn)錄因子之間的相互作用信息，確定出中心細胞的第三子網(wǎng)絡(luò)；根據(jù)第一子網(wǎng)絡(luò)、第二子網(wǎng)絡(luò)和第三子網(wǎng)絡(luò)，確定出中心細胞與鄰居細胞的細胞間多層信號網(wǎng)絡(luò)，以揭示鄰居細胞對中心細胞的基因表達的調(diào)控。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及生物信息學(xué)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種基于單細胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的基因表達調(diào)控機制的確定方法。

背景技術(shù)

基因表達是復(fù)雜生命現(xiàn)象的基礎(chǔ)和根本所在，是一個多層次、多因素和具有時空特點的協(xié)同作用過程，掌握基因表達的調(diào)控規(guī)律有助于解釋生命的生長發(fā)育、疾病的發(fā)生發(fā)展等機制。

而基因表達水平的變化影響著細胞的功能和命運的改變，因此研究基因表達調(diào)控機制需要構(gòu)建相應(yīng)的細胞信號網(wǎng)絡(luò)。參與基因表達調(diào)控的信號網(wǎng)絡(luò)既包括細胞間信號傳遞，也包括細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和基因激活。因此，需要一個系統(tǒng)的、多層的、細胞間和細胞內(nèi)的信號網(wǎng)絡(luò)來闡明基因表達的調(diào)控機制。

目前研究基因表達調(diào)控機制主要有兩種方法：第一種是基于傳統(tǒng)的實驗研究，第二種是基于高通量技術(shù)(RNA-Seq，microarray)的方法。這兩種方法主要集中在涉及分子層面的一個或幾個線性信號通路上。

兩種方法在其應(yīng)用時有許多缺點：

1)基因表達調(diào)控受到非常復(fù)雜的信號網(wǎng)絡(luò)調(diào)控，由配體-受體-轉(zhuǎn)錄因子-靶基因等功能分子組成信號通路交織而成，單一或幾個線性通路并不足以闡明基因表達調(diào)控機制。

2)忽略了細胞微環(huán)境對基因表達水平調(diào)控的影響。

3)傳統(tǒng)的高通量測序技術(shù)忽略了細胞特異性的差異。而傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)錄組測序往往反映某一區(qū)域整體的基因平均表達水平，個別具有特殊調(diào)控作用的細胞特異性的功能分子可能因為其表達量不如其他細胞間廣泛表達的功能分子而被誤以為是無調(diào)控意義的分子。因此利用傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)錄組測序很容易忽略由細胞類型差異所導(dǎo)致的精細的、特定的生物學(xué)效應(yīng)。

4)傳統(tǒng)實驗研究效率低下。雖然實驗研究的準確性較高，結(jié)果相對可信，但是由于實驗消耗資源高，且細胞信號網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性，所以僅能針對特定的信號通路開展研究。因此利用傳統(tǒng)的實驗研究無法全面系統(tǒng)的闡明基因表達的調(diào)控機制。

因此，目前研究基因表達調(diào)控機制的方法難以全面地、系統(tǒng)地揭示基因表達的調(diào)控機制。

發(fā)明內(nèi)容

本申請實施例的目的在于提供一種基于單細胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的基因表達調(diào)控機制的確定方法，以全面地、系統(tǒng)地揭示基因表達的調(diào)控機制。

為了實現(xiàn)上述目的，本申請的實施例通過如下方式實現(xiàn)：

第一方面，本申請實施例提供一種基于單細胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的基因表達調(diào)控機制的確定方法，包括：確定出中心細胞的特異性高表達基因和鄰居細胞的特異性高表達基因，其中，所述中心細胞表示待研究其基因表達的調(diào)控機制的細胞類型，所述鄰居細胞表示對所述中心細胞的基因表達具有影響可能性的細胞類型；根據(jù)所述中心細胞的特異性高表達基因和所述鄰居細胞的特異性高表達基因，以及配體與受體之間的配對信息，確定出所述中心細胞與所述鄰居細胞之間的第一子網(wǎng)絡(luò)；根據(jù)所述中心細胞的特異性高表達基因，以及轉(zhuǎn)錄因子與靶基因之間的相互作用信息，確定出所述中心細胞的第二子網(wǎng)絡(luò)；根據(jù)所述中心細胞的特異性高表達基因，以及受體與轉(zhuǎn)錄因子之間的相互作用信息，確定出所述中心細胞的第三子網(wǎng)絡(luò)；根據(jù)所述第一子網(wǎng)絡(luò)、所述第二子網(wǎng)絡(luò)和所述第三子網(wǎng)絡(luò)，確定出所述中心細胞與所述鄰居細胞的細胞間多層信號網(wǎng)絡(luò)，以揭示所述鄰居細胞對所述中心細胞的基因表達的調(diào)控。