Недавно важное исследование, проведенное междисциплинарной исследовательской группой Технического университета Мюнхена, Университета Гельмгольца в Мюнхене и Цюрихе Эт, было опубликовано в журнале Nature. В исследовании была предложена инновационная структура, называемая MOSCOT (оптимальный транспорт мультимических отдельных клеток), и успешно реконструировал траекторию развития 1,7 миллиона эмбриональных клеток мыши в 20 временных точках. Это достижение знаменует собой серьезный прорыв в области одноклеточной геномики и обеспечивает новую перспективу для понимания динамических процессов развития клеток.
Дизайн структуры Moscot вдохновлен оптимальной теорией передачи 18 -го века, которая направлена на то, чтобы эффективно перемещать объекты из одного места в другое. Исследователи достигли интеграции мультимодальных данных путем преобразования задач биологического картирования и выравнивания в оптимальные задачи передачи и используя серию последовательных алгоритмов для решения этих проблем. По сравнению с предыдущими методами, Moscot не только улучшает масштабируемость вычислений, но и объединяет свое применение в областях времени и пространства, решая несколько ключевых проблем, с которыми в настоящее время сталкиваются в одноэлементной геномике.
Традиционные методы часто предоставляют только ограниченные снимки клеток и не могут полностью понять динамические изменения клеток во время развития, говорит Доминик Кляйн, ведущий автор исследования. Через Moscot исследовательская группа смогла более точно изобразить траекторию развития эмбрионов мышей и выявить взаимодействия клеток в разных пространствах и времени. Например, в своем исследовании развития поджелудочной железы у мышей они успешно изобразили процесс развития гормоновых клеток и обнаруженного NeuroD2, ключевого регулятора в плюрипотентных стволовых клетках, вызванных человеком. Этот вывод обеспечивает новую перспективу для понимания основных механизмов диабета.
Кроме того, функции с открытым исходным кодом Moscot делают его доступным для более широкого научного исследовательского сообщества. Исследовательская группа надеется использовать эту структуру для продвижения углубленных исследований по механизмам заболевания для достижения более целенаправленных методов лечения. Этот инновационный инструмент не только приносит новые прорывы в области одноклеточной геномики, но и открывает новые пути для будущих биомедицинских исследований.