Análisis topológico de datos en series temporales: filtración temporal y aplicación a la genómica de células individuales
Autores: Lin, Baihan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Análisis topológico de datos en series temporales: filtración temporal y aplicación a la genómica de células individuales
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Software
Palabras clave
Asociación
Ecología celular
Secuenciación de ARN de una sola célula
Gráficos de red
Análisis topológico
Etapas de desarrollo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 39
Citaciones: Sin citaciones
La ausencia de una asociación convencional entre la cohabitación célula-célula y sus dinámicas emergentes en cliques durante el desarrollo ha dificultado nuestra comprensión de cómo las poblaciones celulares proliferan, se diferencian y compiten (es decir, la ecología celular). Con el reciente avance de la secuenciación de ARN de una sola célula (RNA-seq), potencialmente podemos describir tal vínculo construyendo redes de grafos que caractericen la similitud de los perfiles de expresión génica de los programas de transcripción específicos de las células y analizar estos grafos sistemáticamente utilizando las estadísticas resumidas dadas por la topología algebraica. Proponemos el análisis simplicial topológico de una sola célula (scTSA). Aplicar este enfoque a los perfiles de expresión génica de una sola célula de redes locales de células en diferentes etapas de desarrollo con diferentes resultados revela una topología previamente no vista de la ecología celular. Estas redes contienen una abundancia de cliques de perfiles de células individuales unidos en cavidades que guían la emergencia de formas de habitación más complicadas. Visualizamos estos patrones ecológicos con arquitecturas simpliciales topológicas de estas redes, en comparación con los modelos nulos. Evaluado en los datos de RNA-seq de una sola célula de la embriogénesis de pez cebra que abarca 38,731 células, 25 tipos celulares y 12 pasos de tiempo, nuestro enfoque destaca la gastrulación como la etapa más crítica, consistente con el consenso en biología del desarrollo. Como un marco no lineal, independiente del modelo y no supervisado, nuestro enfoque también se puede aplicar para rastrear linajes celulares a múltiples escalas, identificar etapas críticas o crear series de pseudo-tiempo.
Descripción
La ausencia de una asociación convencional entre la cohabitación célula-célula y sus dinámicas emergentes en cliques durante el desarrollo ha dificultado nuestra comprensión de cómo las poblaciones celulares proliferan, se diferencian y compiten (es decir, la ecología celular). Con el reciente avance de la secuenciación de ARN de una sola célula (RNA-seq), potencialmente podemos describir tal vínculo construyendo redes de grafos que caractericen la similitud de los perfiles de expresión génica de los programas de transcripción específicos de las células y analizar estos grafos sistemáticamente utilizando las estadísticas resumidas dadas por la topología algebraica. Proponemos el análisis simplicial topológico de una sola célula (scTSA). Aplicar este enfoque a los perfiles de expresión génica de una sola célula de redes locales de células en diferentes etapas de desarrollo con diferentes resultados revela una topología previamente no vista de la ecología celular. Estas redes contienen una abundancia de cliques de perfiles de células individuales unidos en cavidades que guían la emergencia de formas de habitación más complicadas. Visualizamos estos patrones ecológicos con arquitecturas simpliciales topológicas de estas redes, en comparación con los modelos nulos. Evaluado en los datos de RNA-seq de una sola célula de la embriogénesis de pez cebra que abarca 38,731 células, 25 tipos celulares y 12 pasos de tiempo, nuestro enfoque destaca la gastrulación como la etapa más crítica, consistente con el consenso en biología del desarrollo. Como un marco no lineal, independiente del modelo y no supervisado, nuestro enfoque también se puede aplicar para rastrear linajes celulares a múltiples escalas, identificar etapas críticas o crear series de pseudo-tiempo.