Node-centric expression models (NCEMs): Графовые нейронные сети раскрывают коммуникацию между клетками

Многие существующие модели клеточной коммуникации основаны на анализе диссоциированных клеток или ограничены изучением сигналинга через рецепторы и лиганды, игнорируя пространственное расположение клеток в их естественной тканевой нише.

Исследователи под руководством Фабиана Тайса из Центра вычислительного здоровья Helmholtz Munich и Технического университета Мюнхена (TUM) разработали новый метод — node-centric expression models (NCEM).

Гибкий фреймворк

NCEM — это вычислительный метод на основе графовых нейронных сетей, который объединяет анализ транскриптомной вариативности и моделирование клеточной коммуникации в единой модели тканевых ниш.

Модель способна:

• Предсказывать профиль экспрессии генов клетки на основе присутствия окружающих типов клеток.
• Оценивать влияние состава тканевой ниши на экспрессию генов объективным способом на основе данных пространственного молекулярного профилирования.

Метод предоставляет гибкий фреймворк для объяснения вариаций в экспрессии генов, наблюдаемых с помощью пространственной транскриптомики, и связывает эти вариации с известными молекулярными процессами клеточной коммуникации.

Новый способ идентификации клеточной коммуникации

Фреймворк ограничивает события коммуникации клетками, находящимися в пространственной близости. Выявляемые зависимости не ограничиваются лиганд-рецепторным взаимодействием, но также могут объяснять, например, физические взаимодействия или обмен метаболитами.

NCEM — гибкий метод, который можно расширять для работы с более сложными наборами данных, такими как 3D пространственная транскриптомика и данные высокой пропускной способности. Он дополняет современные проекты по созданию «атласов» экспрессии генов в отдельных клетках, учитывая в данном случае влияние тканевой ниши.

Исследование опубликовано в журнале Nature Biotechnology.