本文提出了一種聯合推斷細胞軌跡和基因調控網絡的方法,稱為參考擬合。該方法受到基於熵正則最優運輸的軌跡推斷方法的啟發,利用參數化的參考過程來擬合觀測到的單細胞快照數據。
具體來說,作者考慮了線性Ornstein-Uhlenbeck過程作為參考過程,並在時間序列數據和基因敲除實驗的基礎上,聯合優化參考過程的參數和細胞軌跡的耦合分佈。這樣可以同時獲得細胞動態的軌跡和驅動這些動態的基因調控網絡。
作者首先在模擬系統上驗證了該方法的有效性。結果表明,即使只有少量基因敲除數據,也能大大提高網絡推斷的準確性。作者還將該方法應用於人源誘導多能幹細胞的CRISPR敲除時間序列數據集,獲得的網絡結構與已知的生物學先驗知識吻合,並優於僅使用野生型數據的情況。
總的來說,參考擬合方法能夠有效地利用時間序列和干擾實驗數據,同時推斷細胞動態軌跡和基因調控網絡,為理解複雜生物系統的動力學機制提供了新的計算工具。
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