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研究人员开发出能够推进细胞重编程领域的算法

发布时间:2019-05-20 15:56 来源:未知 编辑:admin

  来自Duke-NUS医学院(Duke-NUS),布里斯托大学,莫纳什大学和RIKEN的国际研究团队开发了一种算法,可以预测将一种人类细胞类型转换为另一种细胞所需的因子。这些改变游戏规则的发现最近于2016年1月18日在线发表在Nature Genetics期刊上,对再生医学具有重要意义,并为进一步研究细胞重编程奠定了基础。

  已知细胞类型不是固定的,并且可以通过添加一组独特的细胞因子将一种细胞类型重新编程或转换成另一种细胞类型。这种方法由Shinya Yamanaka提出,他的诺贝尔奖获奖作品涉及从皮肤重新编程成纤维细胞到诱导多能干细胞(iPS)。理论上,然后可以将iPS直接重编程为例如可以帮助治疗黄斑或眼睛退化的视网膜细胞。然而,在实践中,由于重编程细胞中癌性突变的积累,这种细胞转化方法似乎存在技术和安全问题,因此导致不可预测的行为。

  此外,尽管有这一突破,确定每个细胞转化需要操作的独特细胞因子集是一个漫长而昂贵的过程,涉及许多试验和错误。因此,确定细胞转化的关键细胞因子组的第一步是研究人员和医生在细胞重编程领域面临的主要障碍。

  为了克服这一障碍,Duke-NUS高级研究员Owen Rackham博士工作了五年,开发了一种计算算法来预测细胞转化的细胞因子。该算法称为Mogrify,能够预测任何给定细胞转化所需的最佳细胞因子组。

  经过测试,Mogrify能够准确预测正确发布的细胞转化所需的细胞因子集。为了进一步验证Mogrify的预测能力,该团队在实验室中使用人类细胞进行了两次新的细胞转化,这两次尝试仅使用Mogrify的预测成功。

  “Mogrify就像细胞的世界地图集一样,可以让我们在人类的细胞转化过程中绘制出新的领域,”来自Duke-NUS复杂疾病实验室系统遗传学的Rackham博士解释说。“我们希望通过这种创新方法实现的首批临床应用之一是将患者的”有缺陷“细胞重新编程为”功能正常“的健康细胞,而无需中间iPS步骤。然后可以将这些细胞重新植入患者体内,在实践中,应该有效地实现新的再生医学技术。“

  该研究的共同作者,Duke-NUS计算生物学中心复杂疾病实验室系统遗传学负责人Enrico Petretto副教授强调,由于Mogrify完全由数据驱动,其稳健性和准确性只能继续随着更全面的数据被收集并输入框架而得到改进。

  “Mogrify是一种改变游戏规则的方法,利用大数据和系统生物学;这将激发新的翻译应用程序,因为杜克新加坡国立大学的工作和专业知识,”佩特雷托副教授说。

  Mogrify已经在线提供给其他研究人员和科学家。Duke-NUS的团队现在计划专注于Mogrify在转化医学中的应用。杜克 - 新加坡国立大学内部研究小组之间的合作努力已经到位,可以应用该算法来帮助开发特定疾病(如癌症)的治疗方法。

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