科學(xué)家開發(fā)出能研究細(xì)胞間信息交流的新技術(shù)—NicheNet

日前，兩項刊登在國際雜志Nature Methods和Immunity上的研究報告中，來自比利時VIB-Ugent研究中心等機構(gòu)的科學(xué)家們通過研究開發(fā)出了一種新型的生物信息學(xué)方法來更好地研究細(xì)胞之間溝通交流的分子機制。這種名為NicheNet的方法能幫助研究人員深入解析細(xì)胞中的基因表達(dá)是如何被相互作用的細(xì)胞所調(diào)節(jié)的，同時NicheNet技術(shù)還能廣泛應(yīng)用到諸如免疫學(xué)和腫瘤生物學(xué)等研究領(lǐng)域中去。

在多細(xì)胞有機體中，細(xì)胞自身并不會發(fā)揮作用，但其卻會在相互作用的細(xì)胞中產(chǎn)生影響基因表達(dá)的信號分子，這種細(xì)胞間的通訊在多種生物學(xué)過程中扮演著非常關(guān)鍵的角色，比如細(xì)胞的發(fā)育和功能；研究細(xì)胞間的交流機制不僅對于理解基礎(chǔ)生物學(xué)過程至關(guān)重要，而且還能幫助揭示諸如癌癥等多種疾病的發(fā)病原因，在腫瘤微環(huán)境中癌細(xì)胞和其它細(xì)胞之間的相互作用對于癌細(xì)胞的生長至關(guān)重要。

巨噬細(xì)胞的分化就是細(xì)胞間通訊必不可少的一個關(guān)鍵過程，這個過程受到了巨噬細(xì)胞環(huán)境或生境中其它類型細(xì)胞的影響。研究人員通力和做對名為Kupffer細(xì)胞的細(xì)胞進(jìn)行了研究，該細(xì)胞是生活在肝臟血流中的巨噬細(xì)胞，其能夠產(chǎn)生大量相關(guān)細(xì)胞的基因表達(dá)數(shù)據(jù)。

研究者Yvan Saeys表示，利用此類數(shù)據(jù)就能夠揭示細(xì)胞間的交流或許并不是一件簡單的任務(wù)，我們 需要開發(fā)出一種新型復(fù)雜的算法來解決這類問題；基于此前研究結(jié)果，研究人員開發(fā)了一種新方法來分析細(xì)胞間彼此交流的分子機制。研究者解釋道，我們的想法是利用多年來獲得的大量關(guān)于細(xì)胞間信號的可用知識，并利用這些知識來闡明哪些細(xì)胞間的通信過程是正在發(fā)生的，為了做到這一點，研究人員就必須使用多種機器學(xué)習(xí)和復(fù)雜的技術(shù)來進(jìn)行研究，比如用于分析社交網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)算法。

研究者Saelens表示，從本質(zhì)上來講，我們可以將NicheNet技術(shù)與一種假想的生物學(xué)家進(jìn)行比較，假想的生物學(xué)家不僅能夠知曉關(guān)于細(xì)胞間通訊的一切，而且還能將這些知識應(yīng)用到復(fù)雜的大規(guī)模數(shù)據(jù)庫中，過去對細(xì)胞間通訊進(jìn)行合理的預(yù)測往往需要花費數(shù)周的文獻(xiàn)研究，但如今研究人員只需要按下一個按鈕就能夠做到。

NicheNet測試的**個案例就是研究者Guilliams實驗室所得到的Kupffer細(xì)胞生境的數(shù)據(jù)，該實驗室的研究人員如今能通過實驗來證實NicheNet技術(shù)所預(yù)測到的某些信號，正是NicheNet技術(shù)才能使得研究人員研究一些自己并不會想到的因素，同時該技術(shù)也能作為一種必要的工具來幫助揭示Kupffer細(xì)胞的生境。

除了Kupffer細(xì)胞的故事外，研究人員還能在腫瘤微環(huán)境中應(yīng)用NicheNet技術(shù)來研究細(xì)胞間的通訊機制，研究者在此前發(fā)表的單細(xì)胞數(shù)據(jù)中使用了該技術(shù)，但如今他們正在對新產(chǎn)生的單細(xì)胞數(shù)據(jù)庫進(jìn)行研究，不同類型的療法如何影響腫瘤微環(huán)境中的細(xì)胞互作機制，以及這種作用如何影響腫瘤，后期研究人員將會使用NicheNet技術(shù)進(jìn)行深入研究。

最后研究者表示，這些應(yīng)用闡明了NicheNet技術(shù)的價值，即NicheNet技術(shù)在細(xì)胞交流在生物學(xué)過程和疾病發(fā)生過程中扮演關(guān)鍵角色的應(yīng)用。