演化动力学通过整合群体遗传学与动力学模型,利用基因序列构建的系统发育树推断种群扩张、迁移等演化参数,从而定量解析种群演化和病毒传播的群体动态规律。近年来,该方法被引入多细胞生物发育与肿瘤演化领域。
然而,传统模型难以精准刻画和推断真实组织中细胞谱系多样性、动态分化和增殖速率差异等复杂场景。
4月1日,中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所研究员胡政团队和厦门大学数学科学学院教授周达团队在《细胞系统》杂志表最新研究,提出了新型单细胞演化动力学推断框架(命名为scPhyloX),揭示了器官发育稳态调控和肿瘤演化的动力学机制。
研究团队针对器官发育和肿瘤演化等不同生物学场景,建立了具有多层级结构的群体动力学模型,并开发了单细胞种系动力学推断算法。该算法突破传统固定参数模型的局限,通过细胞群体层次模型实现了对多层次发育结构和时变参数演化等复杂场景的精准定量推断。该算法仅需单时间节点谱系树数据,可快速重建器官发育与肿瘤演化的动态历史,并实现多个关键发育参数的同步推断。
利用该算法,研究团队发现在果蝇器官发育过程中,干细胞通过“过度分裂”模式降低发育期细胞死亡率并减少有害突变积累,人类造血干细胞则采用“持续增长”模式维持组织稳态。利用该模型,研究人员还量化了肿瘤生长中优势克隆的自然选择强度,发现了肿瘤早期演化呈现低突变率、高选择强度的规律,说明了肿瘤亚克隆扩张主要由优势克隆的扩增驱动而非突变积累。
尽管单细胞谱系追踪技术快速发展,但数据分析方法的滞后仍是领域瓶颈。该研究通过整合单细胞谱系追踪与群体动力学模型,有望揭示组织发育原理与疾病进展的新机制,并为相关研究提供新的定量理论工具。
相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.cels.2025.101244
12月11~15日,第32届Texas相对论天体物理学研讨会(Texas Symposium on Relativistic Astrophysics)在上海交通大学李政 科技日报北京12月18日电 (记者刘霞)据美国趣味科学网站17日报道,美国科学家近日利用水下扬声器与一头名叫吐温的座头鲸 12月18日23时59分,甘肃省临夏回族自治州积石山保安族东乡族撒拉族自治县发生6.2级地震,震源深度10公里。截至19日16时50分 教育、科技、人才三者相互促进、相辅相成。如何构建符合人才成长规律的教育评价机制,让更多优秀的科技人才脱颖而出?如何 ■本报记者 冯丽妃 日本当地时间1月1日16时10分,日本西海岸石川县能登半岛发生7.6级地震,震源深度30公里。 截至 ? 夏培肃 (1923.7.28—2014.8.27),四川江津人 (今重庆江津),著名计算机专家和教育家,我国计算机研究的先驱和计算机事业 。本文链接:科研人员建立单细胞谱系追踪的演化动力学推断框架http://www.sushuapos.com/show-11-19671-0.html
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