中大新聞網(wǎng)訊（通訊員孫小強(qiáng)）近日，中山大學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)院孫小強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)圍繞“動(dòng)態(tài)細(xì)胞間通訊（cell–cell communication, CCC）如何驅(qū)動(dòng)細(xì)胞狀態(tài)轉(zhuǎn)變（cell state transition, CST）”這一關(guān)鍵問(wèn)題，提出了一個(gè)統(tǒng)一的細(xì)胞通訊速率模型—CCCvelo，該模型是一個(gè)多尺度非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)模型，其整合了細(xì)胞間配體-受體信號(hào)梯度和細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子激活級(jí)聯(lián)，從動(dòng)力學(xué)層面解析編碼細(xì)胞狀態(tài)演變的基因表達(dá)動(dòng)態(tài)。進(jìn)一步，研究團(tuán)隊(duì)提出了一種基于物理信息約束的協(xié)同進(jìn)化學(xué)習(xí)算法，實(shí)現(xiàn)了從靜態(tài)空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)中推斷模型動(dòng)力學(xué)參數(shù)與細(xì)胞偽時(shí)序的聯(lián)合優(yōu)化，從而有效捕捉動(dòng)態(tài)細(xì)胞通訊與細(xì)胞狀態(tài)轉(zhuǎn)變之間的耦合關(guān)系。相關(guān)成果發(fā)表在《Nature Computational Science》。
通過(guò)在模擬空間表達(dá)數(shù)據(jù)及多個(gè)高分辨率空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)集上的系統(tǒng)性基準(zhǔn)測(cè)試與實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證，研究結(jié)果表明，CCCvelo 能夠準(zhǔn)確還原細(xì)胞狀態(tài)轉(zhuǎn)變的時(shí)空軌跡，并揭示其過(guò)程中關(guān)鍵的動(dòng)態(tài)基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。該工作為將細(xì)胞間通訊動(dòng)力學(xué)與空間轉(zhuǎn)錄組軌跡推斷相結(jié)合提供了一種全新的分析范式，加深了對(duì)細(xì)胞狀態(tài)演變過(guò)程中細(xì)胞間與細(xì)胞內(nèi)動(dòng)態(tài)調(diào)控機(jī)制的理解。
中山大學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)院孫小強(qiáng)教授為論文的唯一通訊作者，閆璐璐博士為該論文的第一作者。
原文鏈接： https://www.nature.com/articles/s43588-025-00934-2
