Construction of cell specific gene co-regulations signatures based on single cell transcriptomics analysis
Construction of cell specific gene co-regulations signatures based on single cell transcriptomics analysis
批准号:
10240703
负责人:
Qin Ma
金额:
$26.09万
依托单位:
依托单位国家:
美国
项目类别:
财政年份:
2018
资助国家:
美国
项目状态:
已结题
起止时间:
2018-09-10 至 2023-08-31
关键词:
AlgorithmsCellsCellular StructuresComputing MethodologiesDataData AnalysesDatabasesDetectionDevelopmentDiseaseGene ExpressionGene Expression ProfileGene Expression RegulationGenesGenetic TranscriptionImmuneIndividualKnowledgeMalignant NeoplasmsMammalian CellMathematicsMeasuresMethodsMicroRNAsModelingNeoplasm MetastasisPatternPhenotypePopulationRegulationSamplingSignal TransductionSourceThe Cancer Genome AtlasTissue SampleTissuesbasecell typecomputer infrastructurecomputerized toolsepigenomicsgenetic signaturemathematical modelnovelsingle-cell RNA sequencingtranscription factortranscriptomicsweb server
中文摘要
在组织样本上测量的基因表达值是其所有组成细胞的集合表达。
由于存在不同类型的细胞,研究来自组织样本的基因表达是困难的
在组织里。要全面探索不同类型的细胞如何交互影响组织或疾病的发展,
更广泛地说,从基于组织的转录数据分析中进行稳健的机制解释,重要的是
将观察到的组织水平的基因表达解释为其细胞成分的表达水平的组合。
基因在单个细胞中的表达受一组转录调控信号(TRSS)的调控,如
转录因子、miRNAs、lncRNA和表观基因组调节因子。卵磷脂细胞类型特异性表达贡献为
相当于在组织样本的不同细胞成分中识别真正的细胞类型特定的TRSS。考虑到
哺乳动物细胞中高度多样化的TRs类型不能用目前的实验方法同时测量,我们将
通过数学上定义良好的共调控模块对细胞类型的特定TRS进行建模和量化
基于单细胞RNA-Seq数据。我们假设,在多个细胞中,由共同TRs共同调控的基因可能是
在单细胞RNA-Seq数据中具有特征,并形成TRS的基因签名。从数学上讲,这样的问题可以是
作为检测单细胞表达的Malrix中的子矩阵,其中基因共享一致的表达
在某些单细胞样本上的模式。我们的初步数据表明,这个问题可以通过双聚类来解决。
基于局部低秩子矩阵的检测方法。
在这个项目中,我们建议开发一个计算基础设施来获得细胞类型的基因签名
从单细胞RNA-Seq数据中提取特定的TRSS并分解组织转录数据对TRSS在ITS中的贡献
组件单元格。具体地说,我们有以下三个目标:(1)对TRS和相关的共同监管进行数学建模
(2)提出了一种新的双聚类识别算法
单细胞转录数据中的条件/细胞类型特定的共调控基因模块;以及(3)识别和注释
每个TRs的基因签名,并估计独立组织数据中每个TRs的水平。
最近的研究表明,基质细胞和免疫细胞在癌症的进展和转移中起着至关重要的作用。
我们将把计算方法应用于TCGA组织表达和来自其他来源的单细胞表达数据,以
定量估计癌症组织内不同细胞类型的特定细胞类型的TRSS水平。所有已开发的
计算工具和衍生知识将保存在网络服务器/数据库中,供公众使用。
英文摘要
The gene expression values measured on a tissue sample is the, ensemble expression of all its comprising cells.
Studying gene expression derived from tissue samples is COl)lplicated by the fact that there exist heterogeneous cell types
in the tissue. For a full exploration of how different cell types interactively impact the development of a tissue or a disease,
and more generally, robust mechanism interpretations from tissue-based transcriptomic data analysis, it is important to
decipher the observed tissue-level gene expressions to the combination of expression levels of its cell components.
A gene's expression in an individual cell is regulated by ,a set of transcriptional regulatory signals (TRSs) such as
transcription factors, miRNAs, lncRNA, and epigenomic regulators. Oeciphering cell-type specific expression contribution is
equivalent to identifying the true cell-type specific TRSs in different cell components of a tissue sample. Considering that the
highly diverse TRS types in mammalian cells cannot be simultaneously measured by current experimental methods, we will
model and quantify cell-type specific TRSs via mathematically well-defined co-regulation modules of their regulated genes
based on single-cell RNA-Seq data. We hypothesize that the genes co-regulated by a common TRS in multiple cells can be
characterized in single-cell RNA-Seq data and form gene signatures of the TRS. Mathematically, such a problem can be
formulated as detection of a submatrix in a single-cell expression malrix, where the genes share coherent expression
patterns over certain single-cell samples. Our preliminary data demonstrated that this problem can be solved by a biclustering
based local low-rank submatrix detection approach.
In this project, we propose the development of a computational infrastructure to derive gene signatures of cell-type
specific TRSs from single-cell RNA-Seq data and decompose a tissue transcriptomic data to the contributions of TRSs in its
component cells. Specifically, we have the following three aims: (1) Mathematically model TRS and associated co-regulation
gene modules through transcriptomic profiles of single cells; (2) Develop a novel bi-clustering algorithm for identifying
condition/cell-type specific co-regulated gene modules in single-cell transcriptomic data; and (3) Identify and annotate the
gene signatures for each TRS, and estimate the level of each TRS in independent tissue data.
Recent studies revealed the crucial impact of stromal and immune cells on the progression and metastasis of cancer.
We will apply the computational methods to TCGA tissue expression and single-cell expression data from other sources, to
quantitatively estimate the level of cell type-specific TRSs for different cell types within a cancer tissue. All the developed
computational tools and derived knowledge will be maintained into/ a web server/database for public utilization.
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DOI:
10.1016/j.isci.2020.101769
发表时间:
2020-11-20
期刊:
iScience
影响因子:
5.8
作者:
[Jiang J, Wang C, Qi R, Fu H, Ma Q]
通讯作者:
Ma Q
DOI:
10.3390/cancers12113184
发表时间:
2020-10-29
期刊:
Cancers
影响因子:
5.2
作者:
[Wang J, Cheng FHC, Tedrow J, Chang W, Zhang C, Mitra AK]
通讯作者:
Mitra AK
DOI:
10.1016/j.tim.2023.01.011
发表时间:
2023-02
期刊:
Trends in microbiology
影响因子:
15.9
作者:
[Qi Wang;Zhaoqian Liu;A. Ma;Zihai Li;Bingqiang Liu;Q. Ma]
通讯作者:
Qi Wang;Zhaoqian Liu;A. Ma;Zihai Li;Bingqiang Liu;Q. Ma
Dimension-agnostic and granularity-based spatially variable gene identification.
与维度无关和基于粒度的空间可变基因识别。
DOI:
10.1101/2023.03.21.533713
发表时间:
2023
期刊:
bioRxiv : the preprint server for biology
影响因子:
--
作者:
[Wang,Juexin, Li,Jinpu, Kramer,SkylerT, Su,Li, Chang,Yuzhou, Xu,Chunhui, Ma,Qin, Xu,Dong]
通讯作者:
Xu,Dong
DOI:
10.1038/s41580-022-00466-x
发表时间:
2022-05
期刊:
Nature reviews. Molecular cell biology
影响因子:
--
作者:
[Ma Q, Xu D]
通讯作者:
Xu D
共 11 条
Computational Core
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批准号:10724222
-
项目类别:
-
资助金额:$24.94万
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财政年份:2023
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负责人:Qin Ma
-
依托单位:
Data-Analysis-Core
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批准号:10376491
-
项目类别:
-
资助金额:$53.75万
-
财政年份:2021
-
负责人:Qin Ma
-
依托单位:
Construction of cell specific gene co-regulations signatures based on single cell transcriptomics analysis
-
批准号:10015323
-
项目类别:
-
资助金额:$26.24万
-
财政年份:2018
-
负责人:Qin Ma
-
依托单位:
国内基金
海外基金
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分化肌细胞脱细胞ECM-cells sheet 3D
支架构建及其促进容积性肌组织缺损再
生修复应用及机制研究
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批准号:
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项目类别:省市级项目
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资助金额:10.0万元
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批准年份:2025
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负责人:肖将尉
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依托单位:
CAFs-TAMs-tumor cells调控在HRHPV感染致癌中的作用机制研究及AI可追溯预测模型建立
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批准号:82072862
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项目类别:面上项目
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资助金额:56.0万元
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批准年份:2020
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负责人:徐云升
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依托单位:
S100A8/A9--Myeloid cells特异性可溶性表氧化物水解酶(sEH)基因敲除改善胰岛素抵抗的新靶点
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批准号:82070825
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项目类别:面上项目
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资助金额:53.0万元
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批准年份:2020
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负责人:徐西振
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依托单位:
Leader cells通过CCL5调控糖酵解及基质硬度促进结直肠癌集体侵袭的 作用机制
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批准号:81903002
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:20.5万元
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批准年份:2019
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负责人:王斐斐
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依托单位:
HA/CD44在乳腺癌转移“先导细胞”(leader cells)侵袭中的作用及机制研究
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批准号:81402419
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:23.0万元
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批准年份:2014
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负责人:杨翠霞
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依托单位:
双模式编码的慢病毒载体转染C6 Glioma Cells的影像学研究
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批准号:81271563
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2012
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负责人:陈正光
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依托单位:
树突状细胞(Dendritic cells,DCs)介导的黏膜免疫对猪轮状病毒(PRV)感染的分子作用机制研究
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批准号:31272541
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项目类别:面上项目
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资助金额:82.0万元
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批准年份:2012
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负责人:王春凤
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依托单位:
MTA2在睾丸支持细胞(Sertoli cells)中的功能和机制研究
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批准号:31271248
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项目类别:面上项目
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资助金额:80.0万元
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批准年份:2012
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负责人:李伟
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依托单位:
无外源性基因iPS cells向肠细胞分化及对肠损伤的修复
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批准号:81160050
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:49.0万元
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批准年份:2011
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负责人:邵立健
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依托单位: