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一张表弄懂细胞可塑性、细胞分化轨迹、细胞谱系和RNA速率

已有 10600 次阅读 2020-9-24 05:16 |个人分类:论文交流|系统分类:论文交流| 细胞可塑性, 细胞分化轨迹, 细胞谱系, RNA速率

概念介绍
可塑性(Plasiticity)

定义:细胞以可逆的方式动态切换出不同的细胞表型(Phenotype)的能力,通常指的是干细胞(Stem Cells),例如:癌症干细胞(Cancer Stem Cells)。因为这一切换过程涉及到多种细胞内在以及外在因素的调控,因此这是一个复杂的过程。

过程:细胞表型的切换需要抑制前一个细胞表型有关的基因表达,同时需要激活新的细胞表型有关的基因的表达。

意义:研究细胞可塑性对于探索癌细胞抗药性、肿瘤复发以及癌细胞的转移具有重要意义。

分化轨迹(Trajectory)

定义:又名伪时间序列(Pseudo-Time),指的是根据表达模式的相似度构造出的细胞分化的方向和路径。这是一个虚拟的概念。

拓扑结构:如今人们已经构造出了多种细胞分化轨迹的形状,包括:圈、直线、分叉、树、连通图和不连通图,等等。拓扑结构的不同决定了需要采用不同的算法构造分化轨迹。

意义:获取细胞的分化轨迹有助于进一步对细胞进行分类和分型,可以起到降低噪音、提高准确率的作用。

细胞谱系(Lineage)

定义:细胞谱系指的是原始细胞(例如:胚胎干细胞)演化为一个分化细胞的历程。它的起点是起始细胞,终点是一个不能再分裂的细胞

方法:最初人们主要依靠肉眼观察来研究细胞谱系,该方法仅仅适用于某些透明的生物细胞。后来,由于共聚焦显微镜的发明与推广,人们可以观察更加复杂的细胞谱系。另外一种主流方法就是克隆法。

RNA速率(RNA Velocity)

定义:RNA速率指的是基因表达状态相对于时间的导数,或者说是已剪接mRNA(Spliced mRNA)和未剪接mRNA(Unspliced mRNA)的含量相对于时间的变化速率。RNA速率为正值,表示该基因正在被上调,也就是目前有大量的未剪接的mRNA;相反,RNA速率为负值,表示该基因正在被下调。

意义:RNA速率可用于预测细胞未来的表达状态研究细胞动态(Dynamics),构造细胞分化轨迹,估计转录、剪接和降解的速率以及对不同的细胞动力学机制(Kinetics Regime)进行分类。


参考文献:

1. Saelens et al. Nat Biotechnol (2019)

2. Tranell Lab

3. https://en.wikipedia.org/wiki/Cell_lineage

4. Nature Research > Cell Lineage

5. Bergen et al. Nat Biotechnol (2020)

6. https://scvelo.readthedocs.io/



https://blog.sciencenet.cn/blog-3447504-1251830.html

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