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STASCAN:基于深度学习的空间转录组学精细细胞分布解码工具

找药助理
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关键词: #健康资讯

  细胞在组织和器官中的空间分布和其功能密切相关。随着科学技术的进步,新兴的空间转录组学技术逐渐成为了解码细胞空间结构和生物学功能的重要工具。通过该技术,可以在组织切片中捕获转录信息,从而分析不同细胞类型在空间上的分布,为研究基因表达谱及组织的空间结构奠定基础。然而,目前的空间转录组学计算方法仍存在一些局限,例如仅限于对混合细胞类型的捕获域进行注释,未能有效填补未测量区域的细胞信息。此外,现有方法大多依赖基因表达数据,未结合组织学图像信息,这对提高细胞类型注释的精确性造成了一定阻碍。

  近期,中国科学院北京基因组研究所(国家生物信息中心)杨运桂团队与数学与系统科学研究院张世华团队合作,开发出了一种新的空间转录组学工具——STASCAN。该工具整合深度学习算法,结合基因表达数据和组织学图像,能够对细胞类型进行高精度注释并实现未测量区域的细胞类型预测,为解析细胞精细分布、特异组织结构和生物学功能提供了全新方法。相关研究成果已发表在《基因组生物学》(Genome Biology)期刊上。

  STASCAN的工作原理与创新性

  STASCAN基于深度学习模型,能够整合空间转录组基因表达信息和组织学图像,从而进行组织切片中未测量区域的细胞类型预测,以及测量区域内细胞类型的细分注释。这种深度学习的应用不仅使STASCAN可以在原始分辨率下对细胞类型进行高精度注释,还可以提高细胞空间分辨率,从而揭示在低分辨率下无法观察到的精细组织结构。此外,STASCAN通过利用相邻切片的组织学图像生成细胞分布图,能够构建更精确的三维细胞图谱,在节约实验成本的同时增强了分析效果。

  STASCAN在多个测试数据集中展现出显著的优势。研究团队在公共涡虫空间数据集上进行的基准测试中发现,STASCAN在精确细胞类型注释方面表现优于其他算法,能够从组织图像中直接预测细胞类型。这一特性使得STASCAN可以通过组织切片的图像信息预测细胞分布,为精细解码组织结构提供了新的技术手段。

  多功能模块助力多维分析

  STASCAN拥有三个功能模块,使其在不同生物组织中展现出独特的适应性和分析能力。首先,它能够识别原始分辨率下无法检测到的细微组织结构,揭示出细胞在不同微环境中的小生境分布情况。其次,STASCAN能够区分出细胞混合物的组成成分及其在亚分辨率下的空间定位,从而更细致地展示了细胞的精细分布模式。此外,通过邻近染色图像,STASCAN可以构建超原始分辨率6倍的精细三维细胞分布图谱,为复杂组织结构提供了更精细的细胞分布图。

  STASCAN不仅适用于涡虫数据集,在多个跨物种的公共数据集上均展现出卓越性能。例如,在人类肠道数据集中,STASCAN能够准确定位肠道组织中不同细胞层的边界;在人类肺部数据集中,该工具实现了对微米级精细结构的特异性识别;在人类心肌组织中,STASCAN能够预测测序缺失区域的潜在细胞分布情况,并重构心肌梗死组织的空间结构变化;在小鼠胚胎脑数据集中,STASCAN解码了脑部细胞的空间分布图,复刻了小鼠脑发育过程中的组织结构。这些不同组织数据集的应用表明,STASCAN在空间转录组数据的跨物种分析中具有良好的通用性和适应性。

  STASCAN的应用前景与研究意义

  STASCAN的开发为空间转录组学研究提供了一种有效的分析工具,使研究人员能够在细胞空间分布和特异性组织结构分析中获得更精确的注释结果。该工具的高分辨率细胞分布图不仅有助于科学家们更清晰地观察细胞在组织中的位置和分布情况,还可以用于解码复杂生物结构的空间关系,从而加深对组织内部细胞互动和生物学功能的理解。STASCAN通过结合空间基因表达数据与组织学图像,在预测细胞类型的同时减少实验数据采集成本,这对高效地构建三维细胞图谱具有重要意义。

  随着空间转录组技术的不断发展以及大规模数据的积累,STASCAN具备进一步扩展的潜力。未来,该工具有望应用于更广泛的生物组织和疾病模型中,为跨物种的空间转录组学研究提供技术支持。同时,STASCAN的开发也为精准医学提供了可能,帮助研究人员通过精细解码组织结构、分析细胞异质性,从而揭示疾病的分子机制,为治疗和诊断提供参考依据。

  总结

  STASCAN作为一种基于深度学习的创新性工具,为空间转录组学数据提供了高分辨率、低成本的解码方法,在多物种、跨组织的分析中表现优异。通过集成空间基因表达信息和组织学图像,STASCAN能够揭示细胞的空间精细分布,为探索发育生物学和疾病病理学提供了全新视角。随着该工具的推广应用,STASCAN将对未来的生物医学研究产生深远影响,为解码细胞空间分布、解析组织结构提供了新的思路和方法支持。

温馨提示:医疗科普知识仅供参考,不作诊断依据;无行医资格切勿自行操作,若有不适请到医院就诊。

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甲减和甲旁减哪个严重
甲减和甲旁减哪个严重
甲减和甲旁减是两种不同的内分泌疾病,它们都会对人体健康产生影响,但其严重程度会因个体情况而异。要确定哪种疾病更为严重,需要考虑多个因素,包括症状的严重程度、疾病的并发症、治疗的难易程度以及患者的整体健康状况等。 首先,让我们来了解一下甲减和甲旁减分别是什么。甲减是指甲状腺功能减退,即甲状腺分泌的甲状腺激素水平过低,导致身体新陈代谢速率下降。这可能导致体重增加、疲劳、皮肤干燥、心率减慢等症状。而甲旁减则是指甲状旁腺功能减退,即甲状旁腺分泌的甲状旁腺激素水平过低,导致血钙水平下降,可能引发骨质疏松、肌肉痉挛、神经系统异常等问题。 甲减和甲旁减的严重程度取决于多种因素。首先是症状的严重程度。甲减可能导致身体各个系统的功能减退,影响到日常生活的方方面面;而甲旁减主要影响骨骼和神经系统,导致骨质疏松和神经肌肉问题。其次是并发症的严重程度。虽然甲减和甲旁减本身已经带来了一系列的健康问题,但是二者的并发症可能使情况变得更加复杂和严重。例如,甲减可能导致心血管疾病、抑郁症等严重并发症,而甲旁减可能导致严重的骨质疏松性骨折等。 治疗的难易程度也是评估疾病严重程度的一个重要因素。甲减通常可以通过口服甲状腺激素替代治疗来进行管理,而甲旁减的治疗可能需要更复杂的方法,包括口服钙剂、维生素D补充、饮食调整甚至手术等。因此,从治疗的角度来看,甲旁减可能相对更为严重。 最后,患者的整体健康状况也会影响疾病的严重程度。如果患者同时患有其他疾病或存在其他健康问题,甲减或甲旁减可能会对其造成更大的影响,使疾病更为严重。 综上所述,要确定甲减和甲旁减哪种更为严重,需要综合考虑症状的严重程度、并发症的情况、治疗的难易程度以及患者的整体健康状况等因素。在实际情况中,每个人的情况都是不同的,因此应该由医生根据个体情况进行综合评估,并制定相应的治疗方案。

#饮食

2024-12-04

大肠癌化疗并发症
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大肠癌是一种常见的恶性肿瘤,对人体健康造成了严重威胁。化疗是大肠癌治疗的一种常见方式,通过药物治疗来抑制癌细胞的生长和扩散。化疗虽然能有效地延长患者的生存期和提高生活质量,但同时也可能引发一系列的并发症,给患者的身体健康带来额外的负担。 首先,化疗可能导致消化道问题。由于化疗药物对消化道黏膜的损害,患者可能出现恶心、呕吐、食欲减退等症状,严重时甚至导致消化道溃疡和出血。这些消化道问题不仅影响了患者的饮食和营养摄入,还可能降低患者的生活质量,甚至需要进行相应的药物治疗或支持性治疗。 其次,化疗还可能对造血系统造成影响。一些化疗药物会破坏骨髓中的造血干细胞,导致白细胞、红细胞和血小板的数量减少,从而增加患者感染、贫血和出血的风险。因此,在化疗期间,患者需要定期监测血液指标,并根据需要接受输血或注射造血因子来维持血液功能的正常运作。 此外,化疗还可能对肝脏和肾脏造成损害。一些化疗药物在代谢和排泄过程中会经过肝脏和肾脏,长期的化疗可能导致肝脏和肾脏功能损伤,出现肝功能异常和肾功能不全等并发症。因此,患者在接受化疗期间需要密切监测肝肾功能指标,并根据需要调整药物剂量或联合应用肝肾保护药物。 最后,化疗还可能引发其他各种并发症,如免疫系统抑制、神经系统毒性、心脏毒性等。这些并发症可能对患者的身体健康和生活质量造成进一步的影响,因此在化疗期间,患者需要密切监测自身状况,及时就医并接受相应的治疗和支持。 综上所述,化疗虽然是治疗大肠癌的有效手段之一,但同时也可能引发各种并发症,给患者的身体健康带来额外的负担。因此,在接受化疗治疗的过程中,患者需要密切监测身体状况,积极预防和处理化疗并发症,以保证治疗效果的最大化并提高生活质量。

#治疗

2024-12-04

中医饮食养生方法
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中医饮食养生方法是一种古老而又有效的健康理念,它强调了食物与身体健康之间密切的关系。中医认为,合理的饮食可以调养身体,预防疾病,提高免疫力,延缓衰老。以下是关于中医饮食养生方法的一些介绍和建议: 1. 根据体质调整饮食:中医强调个体差异,建议根据自己的体质特点来调整饮食。比如,体质偏寒的人可以多吃温热性食物,如姜、大蒜等;而体质偏热的人则应多吃清凉降火的食物,如黄瓜、西瓜等。 2. 注重饮食调理:中医认为,药补不如食补,提倡通过饮食来调理身体。比如,可以根据四季变化调整饮食,夏季多吃清凉食物,冬季多吃温热食物;也可以根据身体状况选择合适的食物,如患有消化不良的人应少吃生冷食物。 3. 饮食宜多样:中医认为,饮食宜多样化,不宜偏食。不同的食物有不同的营养成分,多样化的饮食可以保证身体获得全面的营养,增强身体的抵抗力。 4. 合理搭配食物:中医强调食物的搭配,认为某些食物之间可以相辅相成,提高营养吸收效率。比如,搭配红枣和核桃可以滋补养颜,搭配菠菜和豆腐可以补血养肝。 5. 注意饮食节制:中医提倡饮食节制,不可贪食嗜酒。过度饮食会导致消化不良、肥胖等问题,嗜酒则会伤及肝脏健康。建议适量进食,保持饮食均衡。 6. 遵循饮食禁忌:中医有许多关于饮食禁忌的规定,如忌食生冷、忌食油腻等。遵循这些饮食禁忌可以避免对身体造成不良影响。 总的来说,中医饮食养生方法强调了合理饮食对身体健康的重要性,提倡根据个体情况调整饮食,注重食物的搭配和节制,遵循饮食禁忌,以达到保健养生的目的。

#饮食

2024-12-04

防晒喷雾的使用次数是几次?防晒喷雾一次使用多少?
防晒喷雾的使用次数是几次?防晒喷雾一次使用多少?
随着夏季的来临,人们更多地参与户外活动,同时也更加重视皮肤的防晒工作。防晒喷雾成为了很多人选择的防晒方式之一,但是对于防晒喷雾的使用频率和使用量,很多人还存在疑惑。本文将就防晒喷雾的使用次数和使用量进行详细解答。 使用频率: 对于防晒喷雾的使用频率,一般建议是每隔两小时或者在出汗、游泳后重新喷涂一次。这是因为防晒喷雾中的防晒成分会随着时间的流逝而逐渐减少效果,频繁地重新喷涂可以确保皮肤始终得到足够的保护。特别是在户外活动时间较长或者阳光较强的情况下,更需要注意防晒喷雾的及时补涂。 使用量: 防晒喷雾的使用量应该是足够覆盖整个皮肤表面,并且均匀涂抹。一般来说,成年人每次使用防晒喷雾需要喷洒约6至8次,以确保皮肤得到充分的覆盖。在涂抹时,可以先喷洒在手掌上,然后再均匀地涂抹在皮肤上,以避免喷洒过量或者漏掉某些部位。 另外,对于面部的防晒,建议使用专门的面部防晒喷雾或者乳液,并且避免直接喷洒在面部,而是先喷洒在手上,然后再轻轻涂抹在面部。这样可以更好地控制使用量,并且避免喷雾进入眼睛或口鼻,引起不适。 总的来说,正确的使用防晒喷雾可以有效地保护皮肤免受紫外线的伤害。在户外活动时,务必记得按时补涂,并且注意使用量和涂抹均匀,以确保皮肤得到充分的保护。

#孕产

2024-12-04

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