Reconstruction of developmental landscapes by optimal-transport analysis of single-cell gene expression sheds light on cellular reprogramming

重编程 生物 计算生物学 细胞命运测定 旁分泌信号 构造(python库) 细胞分化 基因调控网络 细胞生物学 基因表达 计算机科学 基因 遗传学 转录因子 受体 程序设计语言
作者
Geoffrey Schiebinger,Jian Shu,Marcin Tabaka,Brian Cleary,Vidya Subramanian,Aryeh Solomon,Siyan Liu,Stacie Lin,Peter Berube,Lia Lee,Jenny Chen,Justin Brumbaugh,Philippe Rigollet,Konrad Hochedlinger,Rudolf Jaenisch,Aviv Regev,Eric S. Lander
标识
DOI:10.1101/191056
摘要

Abstract Understanding the molecular programs that guide cellular differentiation during development is a major goal of modern biology. Here, we introduce an approach, WADDINGTON-OT, based on the mathematics of optimal transport, for inferring developmental landscapes, probabilistic cellular fates and dynamic trajectories from large-scale single-cell RNA-seq (scRNA-seq) data collected along a time course. We demonstrate the power of WADDINGTON-OT by applying the approach to study 65,781 scRNA-seq profiles collected at 10 time points over 16 days during reprogramming of fibroblasts to iPSCs. We construct a high-resolution map of reprogramming that rediscovers known features; uncovers new alternative cell fates including neuraland placental-like cells; predicts the origin and fate of any cell class; highlights senescent-like cells that may support reprogramming through paracrine signaling; and implicates regulatory models in particular trajectories. Of these findings, we highlight Obox6 , which we experimentally show enhances reprogramming efficiency. Our approach provides a general framework for investigating cellular differentiation.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
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
ssxy发布了新的文献求助10
刚刚
2010完成签到,获得积分10
1秒前
yunsww发布了新的文献求助10
3秒前
jyk完成签到 ,获得积分10
4秒前
CML完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
li完成签到 ,获得积分10
5秒前
杰_骜不驯完成签到 ,获得积分10
6秒前
wang完成签到,获得积分20
6秒前
7秒前
呆呆是一条鱼完成签到,获得积分10
8秒前
俏皮诺言发布了新的文献求助10
10秒前
Aiden完成签到,获得积分10
10秒前
wang发布了新的文献求助10
10秒前
小小发布了新的文献求助50
12秒前
这祈祷的声音完成签到 ,获得积分10
12秒前
jeany199037完成签到,获得积分10
13秒前
曾经可乐完成签到 ,获得积分10
15秒前
沉眠猫猫虫完成签到,获得积分10
16秒前
小李完成签到 ,获得积分10
16秒前
开心的盼波完成签到 ,获得积分10
16秒前
过时的傲玉完成签到 ,获得积分10
20秒前
吉吉国王完成签到 ,获得积分10
21秒前
21秒前
23秒前
Tiger完成签到,获得积分10
23秒前
123完成签到 ,获得积分10
23秒前
24秒前
24秒前
25秒前
jackhlj完成签到,获得积分10
27秒前
iitj完成签到,获得积分10
27秒前
害怕的小刺猬完成签到 ,获得积分10
28秒前
贪玩的秋柔给xlh的求助进行了留言
29秒前
cdercder应助科研通管家采纳,获得10
29秒前
Owen应助科研通管家采纳,获得10
29秒前
cdercder应助科研通管家采纳,获得10
30秒前
cdercder应助科研通管家采纳,获得10
30秒前
充电宝应助科研通管家采纳,获得10
30秒前
Johan完成签到 ,获得积分10
30秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Cronologia da história de Macau 5000
Petrology and Plate Tectonics 800
Prompt Engineering for Clinicians: Harnessing AI in Everyday Medical Practice 600
Electrode Potentials 550
Handbook Of Synthetic Methodologies And Protocols Of Nanomaterials 500
Trees of tropical Asia : an illustrated guide to diversity 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 光电子学 物理化学 电极 基因 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6989253
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8666329
关于积分的说明 18371659
捐赠科研通 6459016
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3096386
关于科研通互助平台的介绍 2156880
邀请新用户注册赠送积分活动 2072751