高速CCC：単一細胞トランスクリプトミクス研究におけるスケーラブルで堅牢、かつ参照ベースの細胞間コミュニケーション分析のための置換フリーフレームワーク

科学分野:

• 計算生物学; 単一細胞トランスクリプトミクス; システム生物学

背景:

• 細胞間コミュニケーション（CCC）の理解は、多細胞生物の機能を解読するために不可欠です。; 単一細胞トランスクリプトミクスにおけるCCC検出のための既存の方法は、計算集約的であり、スケーラビリティに欠ける可能性があります。

研究 の 目的:

• スケーラブルで堅牢、かつ参照ベースのCCC分析のための新しい置換フリーフレームワークであるFastCCCを導入すること。; 重要なCCCの同定を強化し、単一細胞データから生物学的洞察を明らかにすること。

主な方法:

• FastCCCは、高速フーリエ変換ベースの畳み込みを使用して分析的p値計算を行い、置換の必要性を排除します。; モジュラー代数演算フレームワークを採用して、多様なCCCパターンをキャプチャします。; ユーザー収集データセットの高度な分析のために、アトラススケールの単一細胞参照を統合します。

主要な成果:

• FastCCCは、複数のデータセットにわたって既存の方法よりも優れた分析能力を実証しました。; COVID-19の重症度に関連する相互作用を含む、複雑な組織環境における生物学的に意味のあるCCCを正常に特定しました。; T細胞開発中の動的なコミュニケーションと、参照ベースの分析における明確な相互作用を明らかにしました。

結論:

• FastCCCは、単一細胞トランスクリプトミクスにおける参照ベースのCCC分析のためのスケーラブルで堅牢、かつ効率的なソリューションを提供します。; フレームワークとヒトCCC参照パネルは、複雑な細胞間相互作用のより深い生物学的洞察を促進します。; さまざまな生物学的文脈における重要な細胞間コミュニケーションの信頼性の高い検出を可能にします。