一种揭示组织空间指纹的新方法

　　

在疾病研究中，了解基因表达及其在组织中的位置非常重要，但将两组信息结合起来可能具有挑战性。美国科罗拉多大学医学院生物医学信息系二级聘任医学助理教授Fan Zhang说：“单细胞技术，尤其是新兴的空间转录组学领域的单细胞技术，可以帮助科学家了解组织中基因的开启或关闭位置。它将基因活动信息与疾病组织中的确切位置结合起来。这真的很有价值，因为它让医生和研究人员不仅可以看到哪些基因是活跃的，还可以看到它们在哪里活跃，这可以为了解不同细胞在疾病状态下的行为和相互作用提供关键的见解。”

直到现在，有效地结合位置和遗传信息一直是研究人员面临的一个难题。

Zhang和她的实验室开发了一种新的计算机器学习方法——称为空间转录组多视图，简称“STew”。这使得空间变异和基因表达变化的联合分析能够以一种可扩展的方式处理大量细胞。

这项新技术可以帮助研究人员更多地了解许多不同疾病背后的空间生物学，并引导他们找到更好的治疗方法。

为有效治疗找到准确目标的途径

这项新技术准确地发现了显示特定细胞活动发生的重要模式，这对于理解细胞如何工作以及疾病中临床组织的结构非常重要。Zhang的实验室已经成功地将STew应用于人体组织，包括人脑、炎症皮肤和乳腺癌肿瘤。

对于使用计算人工智能工具和翻译方法研究炎症性疾病的Zhang来说，找到一个好的治疗目标通常是一个挑战，但STew可以帮助改变这一点。

她说:“例如，关节发炎，引起炎症的基因可能通过与间充质结构相互作用而更靠近血管，也可能更远，但知道确切的位置和细胞间通讯模式有助于我们更好地理解潜在的机制。”

通过融合空间生物学和分子多样性，STew为研究人员分类患者异质性提供了一个新的维度。

Zhang说:“如果你只使用基因表达来对患者进行分类，你就没有全面的了解。一旦你加入空间信息，你就会有更全面的理解。我们希望STew能够有效地揭示各种临床条件下的关键分子和细胞信号，如不同类型的肿瘤和自身免疫性疾病，为这些疾病的治疗干预失调的免疫途径开辟新的途径。”

一种新的软件驱动的方式来增强协作能力

STew的开发还带来了另一个好处:协作。科学发现往往得益于不同领域专家的共同努力。

由于STew具有广泛的应用，该软件将以新的和令人兴奋的方式将研究人员聚集在一起，最终将使医学领域受益，并为需要治疗的患者提供希望。

ZhangZhang说:“我们希望鼓励不同专业、不同技能、甚至不同部门的研究人员以他们以前可能无法做到的方式进行合作。我们可以一起完成更多的工作，所以以一种有意义的方式促进数据驱动和人工智能工具驱动的合作非常重要。”