Dynamical Systems Model of RNA Velocity Improves Inference of Single-cell Trajectory, Pseudo-time and Gene Regulation

颂歌 核糖核酸 快照(计算机存储) 常微分方程 推论 基因调控网络 弹道 表达式(计算机科学) 计算生物学 基因表达 生物 基因 计算机科学 数学 遗传学 微分方程 物理 人工智能 应用数学 操作系统 数学分析 程序设计语言 天文
作者
Ruishan Liu,Angela Oliveira Pisco,Emelie Braun,Sten Linnarsson,James Zou
出处
期刊:Journal of Molecular Biology [Elsevier]
卷期号:434 (15): 167606-167606 被引量:21
标识
DOI:10.1016/j.jmb.2022.167606
摘要

Recent development in inferring RNA velocity from single-cell RNA-seq opens up exciting new vista into developmental lineage and cellular dynamics. However, the estimated velocity only gives a snapshot of how the transcriptome instantaneously changes in individual cells, and it does not provide quantitative predictions and insights about the whole system. In this work, we develop RNA-ODE, a principled computational framework that extends RNA velocity to quantify systems level dynamics and improve single-cell data analysis. We model the gene expression dynamics by an ordinary differential equation (ODE) based formalism. Given a snapshot of gene expression at one time, RNA-ODE is able to predict and extrapolate the expression trajectory of each cell by solving the dynamic equations. Systematic experiments on simulations and on new data from developing brain demonstrate that RNA-ODE substantially improves many aspects of standard single-cell analysis. By leveraging temporal dynamics, RNA-ODE more accurately estimates cell state lineage and pseudo-time compared to previous state-of-the-art methods. It also infers gene regulatory networks and identifies influential genes whose expression changes can decide cell fate. We expect RNA-ODE to be a Swiss army knife that aids many facets of single-cell RNA-seq analysis.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
JOJO发布了新的文献求助10
刚刚
张涛发布了新的文献求助10
3秒前
优雅狗完成签到,获得积分10
4秒前
飞星发布了新的文献求助10
5秒前
机灵剑通发布了新的文献求助30
6秒前
trap1发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
渡边京介完成签到,获得积分20
7秒前
8秒前
liyiliyi117完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
valere完成签到 ,获得积分10
9秒前
研俐俐完成签到,获得积分10
10秒前
chen应助张涛采纳,获得10
11秒前
12秒前
Lau完成签到,获得积分10
12秒前
cebr发布了新的文献求助30
12秒前
maox1aoxin应助sometimesawake采纳,获得50
12秒前
mlzmlz完成签到,获得积分0
13秒前
maox1aoxin应助anny2022采纳,获得30
13秒前
JOJO完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
zhuzhu发布了新的文献求助10
14秒前
struggling完成签到,获得积分10
16秒前
唐唐完成签到,获得积分10
16秒前
16秒前
T9的梦应助锤仔采纳,获得10
18秒前
田様应助文安采纳,获得10
18秒前
19秒前
Gao发布了新的文献求助10
19秒前
喜悦尔琴发布了新的文献求助30
19秒前
青红造了个白完成签到,获得积分10
22秒前
闪光的flash完成签到,获得积分10
22秒前
苏航完成签到,获得积分20
26秒前
27秒前
zy完成签到 ,获得积分10
28秒前
32秒前
Gao完成签到,获得积分10
34秒前
小蘑菇应助安静的难破采纳,获得10
37秒前
高分求助中
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 2000
进口的时尚——14世纪东方丝绸与意大利艺术 Imported Fashion:Oriental Silks and Italian Arts in the 14th Century 800
Autoregulatory progressive resistance exercise: linear versus a velocity-based flexible model 550
Green building development for a sustainable environment with artificial intelligence technology 500
Zeitschrift für Orient-Archäologie 500
The Collected Works of Jeremy Bentham: Rights, Representation, and Reform: Nonsense upon Stilts and Other Writings on the French Revolution 320
Med Surg Certification Review Book: 3 Practice Tests and CMSRN Study Guide for the Medical Surgical (RN-BC) Exam [5th Edition] 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 物理化学 催化作用 细胞生物学 免疫学 冶金
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3351155
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2976660
关于积分的说明 8676227
捐赠科研通 2657846
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1455273
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 673813
邀请新用户注册赠送积分活动 664285