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
zzulyy完成签到,获得积分10
1秒前
微笑的三颜完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
2秒前
✨✨✨完成签到,获得积分10
2秒前
杀手Sasy完成签到,获得积分10
2秒前
行走De太阳花完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
lili发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
甜甜钢铁侠完成签到,获得积分10
3秒前
chao完成签到,获得积分20
4秒前
4秒前
✨✨✨发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
云起发布了新的文献求助10
6秒前
Atlantis完成签到,获得积分10
6秒前
初遇完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
7秒前
7秒前
permanent发布了新的文献求助30
7秒前
南极以南发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
ZHD发布了新的文献求助20
8秒前
8秒前
小鲨鱼发布了新的文献求助10
8秒前
梨落南山雪完成签到 ,获得积分10
9秒前
wolf发布了新的文献求助10
9秒前
初遇发布了新的文献求助10
10秒前
舒心如之发布了新的文献求助10
11秒前
田様应助六六采纳,获得10
11秒前
cxd完成签到,获得积分10
11秒前
12秒前
乐乐应助✨✨✨采纳,获得10
12秒前
aifanbufan发布了新的文献求助10
12秒前
13秒前
13秒前
13秒前
科研通AI6.4应助张琴采纳,获得10
14秒前
高分求助中
Introduction to Helicopter and Tiltrotor Flight Simulation, Second Edition 2000
Overcoming Stigma and Bias in Obesity Management 800
Malcolm Fraser : a biography 700
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Materials selection in mechanical design 500
Bounds for Statistical Estimation in Semiparametric Models 500
Forced degradation and stability indicating LC method for Letrozole: A stress testing guide 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 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6488338
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8286753
关于积分的说明 17677806
捐赠科研通 5577731
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2913996
邀请新用户注册赠送积分活动 1891000
关于科研通互助平台的介绍 1748517