細(xì)胞通訊是指一個(gè)細(xì)胞發(fā)出的信息通過介質(zhì)傳遞到另一個(gè)細(xì)胞產(chǎn)生相應(yīng)的反應(yīng)，通過化學(xué)信號分子進(jìn)行細(xì)胞間通訊是動(dòng)物和植物普遍采用的通訊方式。配體-受體復(fù)合物介導(dǎo)的細(xì)胞-細(xì)胞通訊對協(xié)調(diào)發(fā)育、分化和炎癥等多種生物學(xué)過程具有至關(guān)重要的作用。
為了研究不同細(xì)胞類型間的細(xì)胞通訊網(wǎng)絡(luò)如何使生理過程得以進(jìn)行的，英國 Sanger 研究所的 Teichmann 實(shí)驗(yàn)室和 Vento-Tormo 實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合開發(fā)了 CellPhoneDB一個(gè)配體、受體及其相互作用的數(shù)據(jù)庫，用于細(xì)胞通訊網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)分析。
CellPhoneDB 進(jìn)行細(xì)胞通訊分析原理：
CellPhoneDB 集成了一種計(jì)算方法，用于從 scRNA-seq 數(shù)據(jù)中識(shí)別與生物學(xué)相關(guān)的配體-受體相互作用。CellPhoneDB的輸入scRNA-seq數(shù)據(jù)中應(yīng)包含有counts定量數(shù)據(jù)和細(xì)胞類型注釋信息，具有相同細(xì)胞類型注釋的細(xì)胞以細(xì)胞狀態(tài)聚合在一起。隨機(jī)排列所有細(xì)胞的細(xì)胞類型標(biāo)記，形成新的細(xì)胞群（默認(rèn)隨機(jī)排列1000次），計(jì)算隨機(jī)排列后細(xì)胞群中配體的平均表達(dá)水平和與其相互作用的細(xì)胞類型中受體的平均表達(dá)水平的平均值。零分布之后，按照原細(xì)胞分群計(jì)算兩種細(xì)胞類型間配體-受體對的實(shí)際平均值，根據(jù)計(jì)算平均值等于或高于實(shí)際平均值的比例推測該受體-配體對在這兩種細(xì)胞類型中可能的顯著性P值。之后，根據(jù)兩種細(xì)胞類型中富集到的顯著的配體-受體對的數(shù)量，對細(xì)胞類型之間高度特異的相互作用進(jìn)行排序，以便手動(dòng)篩選出生物學(xué)相關(guān)的相互作用關(guān)系。這樣，通過特異性的蛋白復(fù)合物，預(yù)測了細(xì)胞群之間可能的分子相互作用，產(chǎn)生了細(xì)胞群間潛在的通訊網(wǎng)絡(luò)，這些網(wǎng)絡(luò)可以通過直觀的表格和圖表進(jìn)行可視化
總結(jié)：
細(xì)胞通訊分析以細(xì)胞亞群的基因表達(dá)量數(shù)據(jù)為研究對象，獲取細(xì)胞中的配體及受體信息，獲得細(xì)胞間的信號通訊網(wǎng)絡(luò)，在闡明生物學(xué)過程中細(xì)胞間通訊的復(fù)雜性、多樣性和動(dòng)態(tài)性方面有重要意義。
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