Statistical methods for co-expression network analysis of population-scale scRNA-seq data
群体规模 scRNA-seq 数据共表达网络分析的统计方法
基本信息
- 批准号:10740240
- 负责人:
- 金额:$ 40.76万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2023
- 资助国家:美国
- 起止时间:2023-09-05 至 2025-08-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AddressAdoptedBenchmarkingBiologicalBiological ProcessCellsCluster AnalysisCollaborationsComputer AnalysisComputer softwareDataData AnalysesData SetDetectionDevelopmentGene ClusterGenesGenetic TranscriptionGenotypeHematopoietic SystemImmune systemIndividualLinkMeasurementMethodologyMethodsModelingMorphologic artifactsNaturePartner in relationshipPathway AnalysisPhenotypePopulationPopulation AnalysisPopulation DynamicsPositioning AttributePublicationsRegulatory PathwayResearchSeveritiesShapesStatistical MethodsTechnologyTimeValidationVariantVirusWorkcell typedetection methoddifferential expressionflexibilitygene functiongene networkinnovationinsightinterestmethod developmentmultiple datasetsnovelprogramsresponsesimulationsingle-cell RNA sequencingtooltranscriptome sequencing
项目摘要
Project Summary
Gene co-expression network analysis is a key inference tool for detecting latent
relationships invisible to standard workflows of clustering and differential expression
analysis. Such a network approach was instrumental in bulk RNA-seq analysis to link
genes with biological processes. Despite the remarkable progress in method
development for scRNA-seq analysis, there are no established best practices for
constructing robust gene co-expression networks from scRNA-seq data. With the wide
availability of scRNA-seq technology, population-scale scRNA-seq datasets across
multiple subjects and time points/perturbations are emerging. Although the immediate
analyses of these datasets focus on the standard analysis of clustering and differential
expression, leveraging the power of scRNA-seq at the co-expression network level has
the potential to unlock genes converging into key disrupted regulatory pathways.
Network-level variation, when associated with phenotypic variation (e.g., severity of
response to virus), can reveal critical biological insights. Such an advancement presents
constructing personalized dynamic co-expression networks and identifying dynamic
gene modules by taking into account the individualized nature of the networks as the
next critical challenge in population-scale scRNA-seq analysis. This proposal will
address these challenges in two aims. Aim 1 will develop a de-biasing approach to
estimate gene-gene correlations from scRNA-seq data with safeguards against low
sequencing depth, data sparsity, and varying numbers of cells and detect correlations
that are otherwise obscured by technical limitations. Aim 2 will innovate a regularized
spectral clustering method that takes in as input co-expression networks of genes at the
subject and time/perturbation levels and infers dynamic gene modules. Both aims will be
accomplished through a combination of methodological development, theoretical
analysis, data-driven simulation, computational analysis, and experimental validation.
Successful completion of the project will deliver foundational methods and software that
are applicable to a wide range of scRNA-seq datasets and are uniquely positioned for
analyzing population-scale scRNA-seq data.
项目摘要
基因共表达网络分析是检测潜伏的关键推理工具
群集和差异表达的标准工作流程不可见
分析。这种网络方法在批量RNA-seq分析中发挥了作用
具有生物过程的基因。尽管方法取得了显着进展
用于SCRNA-SEQ分析的开发,没有确定的最佳实践
通过SCRNA-SEQ数据构建强大的基因共表达网络。宽阔
SCRNA-SEQ技术的可用性,跨种群规模的scrna-seq数据集
多个主题和时间点/扰动正在出现。虽然是直接的
这些数据集的分析重点是集群和差异的标准分析
表达,在共表达网络级别利用SCRNA-SEQ的功率具有
解锁基因转化为关键调节途径的潜力。
网络级别的变化,与表型变化相关(例如,严重程度
对病毒的反应)可以揭示关键的生物学见解。这样的进步礼物
构建个性化的动态共表达网络并识别动态
基因模块通过考虑网络的个性化性质作为
人口规模的SCRNA-SEQ分析中的下一个关键挑战。该提议将
在两个目标中解决这些挑战。 AIM 1将开发出一种偏见的方法
从SCRNA-seq数据中估算基因 - 基因相关性,并通过保障措施来防止低
测序深度,数据稀疏性和不同数量的单元格并检测相关性
否则,技术限制却掩盖了。 AIM 2将创新正规化
光谱聚类方法将其作为基因的输入共表达网络。
受试者和时间/扰动水平和渗透动态基因模块。两个目标都是
通过方法论发展,理论的结合来完成
分析,数据驱动的仿真,计算分析和实验验证。
该项目的成功完成将提供基础方法和软件
适用于广泛的SCRNA-seq数据集,并且位于独特的位置
分析种群尺度的SCRNA-SEQ数据。
项目成果
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专著数量(0)
科研奖励数量(0)
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