基于单细胞转录组数据的基因表达调控机制的确定方法技术

本申请提供一种基于单细胞转录组数据的基因表达调控机制的确定方法，方法包括：根据单细胞转录组数据，确定出中心细胞的特异性高表达基因和邻居细胞的特异性高表达基因；根据中心细胞和邻居细胞的特异性高表达基因，以及配体与受体之间的配对信息，确定出中心细胞与邻居细胞之间的第一子网络；根据中心细胞的特异性高表达基因，以及转录因子与靶基因之间的相互作用信息，确定出中心细胞的第二子网络；根据中心细胞的特异性高表达基因，以及受体与转录因子之间的相互作用信息，确定出中心细胞的第三子网络；根据第一子网络、第二子网络和第三子网络，确定出中心细胞与邻居细胞的细胞间多层信号网络，以揭示邻居细胞对中心细胞的基因表达的调控。

【技术实现步骤摘要】
基于单细胞转录组数据的基因表达调控机制的确定方法
本申请涉及生物信息学领域，具体而言，涉及一种基于单细胞转录组数据的基因表达调控机制的确定方法。
技术介绍
基因表达是复杂生命现象的基础和根本所在，是一个多层次、多因素和具有时空特点的协同作用过程，掌握基因表达的调控规律有助于解释生命的生长发育、疾病的发生发展等机制。而基因表达水平的变化影响着细胞的功能和命运的改变，因此研究基因表达调控机制需要构建相应的细胞信号网络。参与基因表达调控的信号网络既包括细胞间信号传递，也包括细胞内信号转导和基因激活。因此，需要一个系统的、多层的、细胞间和细胞内的信号网络来阐明基因表达的调控机制。目前研究基因表达调控机制主要有两种方法：第一种是基于传统的实验研究，第二种是基于高通量技术(RNA-Seq，microarray)的方法。这两种方法主要集中在涉及分子层面的一个或几个线性信号通路上。两种方法在其应用时有许多缺点：1)基因表达调控受到非常复杂的信号网络调控，由配体-受体-转录因子-靶基因等功能分子组成信号通路交织而成，单一或几个线性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于单细胞转录组数据的基因表达调控机制的确定方法，其特征在于，包括：/n确定出中心细胞的特异性高表达基因和邻居细胞的特异性高表达基因，其中，所述中心细胞表示待研究其基因表达的调控机制的细胞类型，所述邻居细胞表示对所述中心细胞的基因表达具有影响可能性的细胞类型；/n根据所述中心细胞的特异性高表达基因和所述邻居细胞的特异性高表达基因，以及配体与受体之间的配对信息，确定出所述中心细胞与所述邻居细胞之间的第一子网络；/n根据所述中心细胞的特异性高表达基因，以及转录因子与靶基因之间的相互作用信息，确定出所述中心细胞的第二子网络；/n根据所述中心细胞的特异性高表达基因，以及受体与转录因子之间的相互...

【技术特征摘要】
1.一种基于单细胞转录组数据的基因表达调控机制的确定方法，其特征在于，包括：
确定出中心细胞的特异性高表达基因和邻居细胞的特异性高表达基因，其中，所述中心细胞表示待研究其基因表达的调控机制的细胞类型，所述邻居细胞表示对所述中心细胞的基因表达具有影响可能性的细胞类型；
根据所述中心细胞的特异性高表达基因和所述邻居细胞的特异性高表达基因，以及配体与受体之间的配对信息，确定出所述中心细胞与所述邻居细胞之间的第一子网络；
根据所述中心细胞的特异性高表达基因，以及转录因子与靶基因之间的相互作用信息，确定出所述中心细胞的第二子网络；
根据所述中心细胞的特异性高表达基因，以及受体与转录因子之间的相互作用信息，确定出所述中心细胞的第三子网络；
根据所述第一子网络、所述第二子网络和所述第三子网络，确定出所述中心细胞与所述邻居细胞的细胞间多层信号网络，以揭示所述邻居细胞对所述中心细胞的基因表达的调控。


2.根据权利要求1所述的基于单细胞转录组数据的基因表达调控机制的确定方法，其特征在于，在所述确定出中心细胞的特异性高表达基因和邻居细胞的特异性高表达基因之前，所述方法还包括：
根据单细胞转录组数据，确定出单细胞的表达矩阵，其中，行代表每个基因，列代表每个细胞；
对所述单细胞的表达矩阵进行过滤，以及，对过滤后的所述单细胞的表达矩阵进行归一化处理，以实现对所述单细胞转录组数据的预处理；
对数据预处理后的单细胞转录组数据进行降维、聚类和细胞类型识别，确定出包括多种细胞类型的数据集合；
从所述数据集合中确定出所述中心细胞和所述邻居细胞。


3.根据权利要求2所述的基于单细胞转录组数据的基因表达调控机制的确定方法，其特征在于，所述确定出中心细胞的特异性高表达基因和邻居细胞的特异性高表达基因，包括：
根据所述单细胞转录组数据的聚类结果，确定出所述中心细胞的特异性的表达矩阵以及所述邻居细胞的特异性的表达矩阵；
根据所述中心细胞的特异性的表达矩阵和所述邻居细胞的特异性的表达矩阵，以及预设的筛选条件，确定出所述中心细胞的特异性高表达基因和所述邻居细胞的特异性高表达基因。


4.根据权利要求1所述的基于单细胞转录组数据的基因表达调控机制的确定方法，其特征在于，所述根据所述中心细胞的特异性高表达基因和所述邻居细胞的特异性高表达基因，以及配体与受体之间的配对信息，确定出所述中心细胞与所述邻居细胞之间的第一子网络，包括：
获取包含配体与受体之间的配对信息的第一关系列表；
根据所述第一关系列表，从所述中心细胞的特异性高表达基因中确定出高表达的受体，从所述邻居细胞的特异性高表达基因中确定出高表达的配体；
根据所述高表达的受体和所述高表达的配体，建立所述中心细胞与所述邻居细胞之间的第一子网络。


5.根据权利要求1所述的基于单细胞转录组数据的基因表达调控机制的确定方法，其特征在于，根据所述中心细胞的特异性高表达基因，以及转录因子与靶基因之间的相互作用信息，确定出所述中心细胞的第二子网络，包括：
获取包含转录因子与靶基因之间的相互作用信息的第二关系列表；
确定出包含所述中心细胞中所有靶基因的第一基因集合，包含所述中心细胞中高表达的靶基因的第二基因集合，以及，包含指定...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙小强，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44