Un equipo belga de biólogos computacionales dirigido por Stein Aerts VIB-KU Leuven ha desarrollado un nuevo método bioinformático llamado cisTopic. Inspirado por los métodos de extracción de texto, cisTopic ayuda a los científicos a comprender los mecanismos subyacentes a las diferencias en la regulación genéticay dentro de las células de nuestro cuerpo buscando temas comunes. En una nueva publicación en Métodos de la naturaleza , Aerts y su equipo demuestran la amplia gama de aplicaciones de este método, desde la investigación del cerebro hasta la biología del cáncer.
Nuestros genomas están controlados por combinaciones de moléculas reguladoras que "activan" los genes objetivo en nuestro ADN. Estas moléculas reguladoras se unen a las llamadas regiones potenciadoras y promotoras en nuestros cromosomas. Comprender cuándo y cómo se activan puede enseñarnos unmucho sobre la diversidad celular en nuestros cuerpos.
"Todas las células de nuestro cuerpo contienen esencialmente el mismo ADN", explica el profesor Stein Aerts, quien dirige el laboratorio de biología computacional en VIB y KU Leuven. "Lo que hace que cada tipo de célula sea único es qué genes están activos en cualquier momento dadohora."
Los avances recientes en la tecnología unicelular han permitido a científicos como Aerts observar la actividad genética y la accesibilidad de las regiones reguladoras del ADN para miles de células individuales. Pero esta información aún no ha resuelto el desafío de la ingeniería inversa del código regulador genómico.
agrupación de celdas
Carmen Bravo González-Blas y Liesbeth Minnoye, dos jóvenes investigadores en el laboratorio de Aerts, se propusieron abordar este problema. "Los datos que podemos obtener de una sola célula, con respecto a la accesibilidad de regiones reguladoras específicas en su ADN, son muy escasos. Sin embargo, queríamos agrupar las células individuales en grupos basados en las similitudes de estas regiones accesibles ".
Para abordar este problema, Bravo González-Blas tomó prestada una técnica computacional del campo de minería de texto, llamada "modelado de temas". Ella explica: "En la minería de textos, las computadoras también pueden descubrir" temas "de grandes colecciones de textocomo términos que son importantes para cada tema. Cuando se aplica a nuestro problema de control de genes, la computadora descubre temas que son importantes para cada tipo de célula en nuestro cuerpo. También nos permite identificar regiones reguladoras para cada tema ".
"Evaluamos nuestro nuevo método en una variedad de conjuntos de datos y descubrimos que nos permite recuperar con precisión tanto los tipos de células esperados como los nuevos", agrega Minnoye. "Particularmente en datos muy escasos, nuestro método es más robusto que el desarrollado previamenteenfoques."
Aprender más sobre tejidos complejos
Los investigadores aplicaron cisTopic a las poblaciones celulares que son biológicamente complejas, como las células presentes en el cerebro de los mamíferos. No solo cisTopic les permitió recuperar los principales tipos de células en el cerebro, sino que el equipo también pudo identificar nuevas subpoblacionesy reguladores maestros de tipos de células neuronales.
"Además del cerebro, también usamos cisTopic para investigar los cambios dinámicos en la accesibilidad génica en cultivos de células de melanoma de pacientes", agrega Aerts. "Cuando modulamos uno de los moduladores importantes conocidos en estas células cancerosas, podríamosla primera vez realiza un seguimiento de los cambios en la accesibilidad de diferentes regiones de ADN a lo largo del tiempo. Tales enfoques finalmente nos permitirán comprender mejor lo que estos reguladores maestros realmente hacen en las células cancerosas y qué genes controlan ".
Estas diferentes aplicaciones ilustran el valor del nuevo método del equipo para estudiar a los jugadores y el mecanismo que orquesta la regulación génica en nuestras células. Según biólogos computacionales como Aerts, este es un paso importante hacia el monitoreo personalizado y en tiempo real de los estados celulares ensalud y enfermedad.
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Materiales proporcionado por VIB Flanders Institute for Biotechnology . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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