A scalable integrated multi-modal single cell analysis framework for gene regulatory and cell-cell interaction networks
用于基因调控和细胞间相互作用网络的可扩展集成多模式单细胞分析框架
基本信息
- 批准号:2233887
- 负责人:
- 金额:$ 54.58万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Continuing Grant
- 财政年份:2023
- 资助国家:美国
- 起止时间:2023-08-01 至 2026-07-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Advances in single cell technologies for high-throughput measurement of biological molecules is revolutionizing the study of biology and medicine. While computational tools for various tasks arising in single cell analysis have been developed, they often lack the ability to handle hundreds of datasets and/or millions of cells due to both computer memory and run-time constraints. This project addresses the compelling need for the development of computational methods and software for large scale data analysis, arising due to the rapid accumulation of single cell datasets in public repositories, and the need for analyzing them to fully unravel the complexity of biological systems. The project will lead to novel methods for integrated analysis of multiple types of single cell data, using such data for building biological networks and understanding inter-cellular communication, and development of multiple software products for broader adoption. The project team will include students who will gain valuable experience in interdisciplinary research. Use of software tools developed under the project will be taught at training workshops under the Atlanta Single Cell Omics and Analytics Initiative (https://ascomai.org/), which serves the single cell research communities of Georgia Tech, Emory University, and the Morehouse School of Medicine. The project will include significant involvement of underrepresented individuals. The project will lead to the development of scalable, memory-efficient algorithms and high-performance parallel implementations for large-scale single cell analysis leveraging the inherent parallelism in a multi-socket, multi-core server/workstation that is now commonplace. The problems targeted include 1) single- and multi-modal integration, 2) clustering of single cell RNA-sequencing and single cell ATAC-sequencing data from disparate sources, 3) construction of gene regulatory networks from large-scale integrated multi-modal single cell data, and 4) joint inference of intra-cell gene regulatory networks and cell-cell interaction networks. The research will be validated using several case studies, simulated and real-world benchmark data, and known gold standard benchmarks. The research products will be made available as standalone software tools that will be able to run seamlessly from laptops to workstations to high-end shared memory servers, efficiently exploiting all available resources to push the scale of datasets that can be analyzed. Results of the project will be made available at https://faculty.cc.gatech.edu/~saluru/single-cell and software products will be released as open source on Github at https://github.com/AluruLab.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
用于生物分子高通量测量的单细胞技术的进步正在彻底改变生物学和医学的研究。虽然已经开发出了用于单细胞分析中出现的各种任务的计算工具,但由于计算机内存和运行时间的限制,它们通常缺乏处理数百个数据集和/或数百万个细胞的能力。该项目解决了由于公共存储库中单细胞数据集的快速积累而产生的对大规模数据分析的计算方法和软件的开发的迫切需求,以及对它们进行分析以充分揭示生物系统的复杂性的需求。该项目将带来多种类型单细胞数据综合分析的新方法,利用这些数据构建生物网络和理解细胞间通信,并开发多种软件产品以供更广泛的采用。该项目团队将包括将在跨学科研究中获得宝贵经验的学生。该项目开发的软件工具的使用将在亚特兰大单细胞组学和分析计划 (https://ascomai.org/) 下的培训研讨会上进行教授,该计划为佐治亚理工学院、埃默里大学和莫尔豪斯医学院。该项目将包括代表性不足的个人的大量参与。该项目将利用现在常见的多插槽、多核服务器/工作站中固有的并行性,开发可扩展、内存高效的算法和高性能并行实现,用于大规模单细胞分析。针对的问题包括1)单模态和多模态整合,2)来自不同来源的单细胞RNA测序和单细胞ATAC测序数据的聚类,3)从大规模集成多模态单模态构建基因调控网络细胞数据,4)细胞内基因调控网络和细胞间相互作用网络的联合推理。该研究将使用多个案例研究、模拟和现实世界基准数据以及已知的黄金标准基准进行验证。研究产品将作为独立的软件工具提供,能够从笔记本电脑到工作站再到高端共享内存服务器无缝运行,有效利用所有可用资源来扩大可分析数据集的规模。该项目的结果将在 https://faculty.cc.gatech.edu/~saluru/single-cell 上提供,软件产品将以开源形式在 Github 上发布:https://github.com/AluruLab.This该奖项反映了 NSF 的法定使命,并通过使用基金会的智力价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
Srinivas Aluru其他文献
A Parallel Monte Carlo Algorithm for Protein Accessible Surface Area Computation
蛋白质可及表面积计算的并行蒙特卡罗算法
- DOI:
10.1007/978-3-540-46642-0_49 - 发表时间:
1999 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
Srinivas Aluru;D. Ranjan;N. Futamura - 通讯作者:
N. Futamura
Srinivas Aluru的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('Srinivas Aluru', 18)}}的其他基金
BD Hubs: Collaborative Proposal: SOUTH:The South Big Data Innovation Hub
BD Hubs:合作提案:SOUTH:南方大数据创新中心
- 批准号:
1916589 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 54.58万 - 项目类别:
Cooperative Agreement
AF: Small: Algorithmic Techniques for High-throughput Analysis of Long Reads
AF:小:长读长高通量分析的算法技术
- 批准号:
1816027 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 54.58万 - 项目类别:
Standard Grant
EAGER: A Framework for Learning Graph Algorithms with Applications to Social and Gene Networks
EAGER:学习图算法及其在社交和基因网络中的应用的框架
- 批准号:
1841351 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 54.58万 - 项目类别:
Standard Grant
MRI: Acquisition of an HPC System for Data-Driven Discovery in Computational Astrophysics, Biology, Chemistry, and Materials Science
MRI:获取 HPC 系统,用于计算天体物理学、生物学、化学和材料科学中的数据驱动发现
- 批准号:
1828187 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 54.58万 - 项目类别:
Standard Grant
Big Data Regional Innovation Hubs and Spokes Workshop
大数据区域创新中心和辐射研讨会
- 批准号:
1736154 - 财政年份:2017
- 资助金额:
$ 54.58万 - 项目类别:
Standard Grant
SHF:Small: Reproducibility and Comprehensive Assessment of Next Generation Sequencing Bioinformatics Software
SHF:Small:下一代测序生物信息学软件的重现性和综合评估
- 批准号:
1718479 - 财政年份:2017
- 资助金额:
$ 54.58万 - 项目类别:
Standard Grant
AF: Medium: Collaborative Research: Sequential and Parallel Algorithms for Approximate Sequence Matching with Applications to Computational Biology
AF:媒介:协作研究:近似序列匹配的顺序和并行算法及其在计算生物学中的应用
- 批准号:
1704552 - 财政年份:2017
- 资助金额:
$ 54.58万 - 项目类别:
Standard Grant
BD Hubs: Collaborative Proposal: SOUTH: A Big Data Innovation Hub for the South Region
BD 中心:合作提案:SOUTH:南部地区的大数据创新中心
- 批准号:
1550305 - 财政年份:2015
- 资助金额:
$ 54.58万 - 项目类别:
Standard Grant
EAGER: Exploratory Research on the Micron Automata Processor
EAGER:微米自动机处理器的探索性研究
- 批准号:
1448333 - 财政年份:2014
- 资助金额:
$ 54.58万 - 项目类别:
Standard Grant
Collaborative Research: ABI Innovation: Towards high-performance flexible transcription factor-DNA docking
合作研究:ABI 创新:迈向高性能灵活的转录因子-DNA 对接
- 批准号:
1356065 - 财政年份:2014
- 资助金额:
$ 54.58万 - 项目类别:
Continuing Grant
相似国自然基金
融合多源多态误差传递的复杂装备公差均衡创成机理
- 批准号:52305285
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
融合多源生物信息-连续知识追踪解码-无关意图拒识机制的康复外骨骼人体运动意图识别研究
- 批准号:62373344
- 批准年份:2023
- 资助金额:51 万元
- 项目类别:面上项目
基于多源异构数据融合的航运金融风险评估及管理对策研究
- 批准号:72303024
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
面向自动驾驶的恶劣天气条件下的多传感融合感知方法研究
- 批准号:62376017
- 批准年份:2023
- 资助金额:50 万元
- 项目类别:面上项目
面向无人机视觉定位的遥感影像多尺度时空融合匹配理论与方法
- 批准号:62301063
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
相似海外基金
An Integrated Life-course Approach for Person-centred Solutions and Care for Ageing with Multi-morbidity in the European Regions - STAGE; Stay Healthy Through Ageing
欧洲地区以人为本的解决方案和针对多种疾病的老龄化护理的综合生命全程方法 - STAGE;
- 批准号:
10112787 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 54.58万 - 项目类别:
EU-Funded
数理最適化と機械学習の融合解法による脱炭素エネルギーネットワークの多目的最適設計
采用数学优化和机器学习融合方法的脱碳能源网络多目标优化设计
- 批准号:
24K08326 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 54.58万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
温泉と水産のネクサス解明を目的とした多分野融合研究
旨在阐明温泉与渔业之间关系的多学科研究
- 批准号:
24K07151 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 54.58万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
多次元的かつ非侵襲的なセンサとAI技術の融合による食品鮮度と風味評価システムの開発
多维、非侵入式传感器与人工智能技术相结合开发食品新鲜度、风味评价系统
- 批准号:
24K20805 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 54.58万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
多重安定同位体標識Chemical taggingに基づく標的/非標的融合型メタボロミクスの開発
基于多种稳定同位素化学标记的靶向/非靶向融合代谢组学的发展
- 批准号:
24K18266 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 54.58万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists