Extrapolating heterogeneous time-series gene expression data using Sagittarius

Extrapolating heterogeneous time-series gene expression data using Sagittarius - Nature Machine Intelligence

1. 本研究の学術的な背景と研究が解決する問題は何ですか？
→ 発生生物学や腫瘍生物学、老化生物学などの研究分野では、遺伝子発現の時間的ダイナミクスを理解することが重要ですが、そのためには実験室で測定できない時間点が存在する場合があります。本研究では、測定できない時間点での正確な遺伝子発現プロファイルをシミュレーションすることができるモデル「Sagittarius」を提案しています。

2. 本研究の目的及び学術的独自性と創造性は何ですか？
→ 本研究の目的は、実験室で測定できない時間点での遺伝子発現プロファイルをシミュレーションすることができるモデルを提供することです。Sagittariusは時間的偏差を明示的にモデリングし、バイオロジカルタイムシリーズの異なる条件で応用可能な共有参照空間を学習することによって、これを達成しました。これによってSagittariusは、現実世界で異なる分野に広く適用できるようになっています。

3. 研究の着想を得た経緯や、関連する国内外の研究動向とは何ですか？
→ 本研究は、実験室で測定できない時間点での遺伝子発現プロファイルをシミュレーションする方法を提供するための新しいモデルであることが、研究分野の進展において前例のないものであるとされています。

4. 本研究で何をどのように、どこまで明らかにした？
→ 本研究では、Sagittariusが哺乳類の発達に伴って遺伝子発現を外挿すること、測定されていない量や時間での薬剤誘導による遺伝子発現をシミュレートすることに成功したこと、癌初期患者の変異プロファイルを外挿して、サルコーマ患者において腫瘍生成に関係する可能性のあるヘッジホッグシグナル伝達経路に関連する遺伝子セットを発見したことを明らかにしました。

5. 本研究の有効性はどのように検証した？
→ 本研究では、Sagittariusが哺乳類の発達に関連する遺伝子発現、薬剤の遺伝子発現の時間依存性、および腫瘍生成過程に関連する特定の遺伝子発現を正しく外挿できることがわかりました。Sagittariusを使用することで、測定が困難な重要なデータポイントを含め、生物の時間的ダイナミクスに対してより深い洞察を得ることができるようになります。