中新社深圳11月12日電 (記者 索有為)北京時間11月12日，華大生命科學研究院聯合斯坦福大學醫學院、武漢大學電子信息學院等機構在國際頂級學術期刊《細胞》(Cell)發表時空算法工具包最新研究成果。該工具包的發布標志著時空組學研究迎來革新性突破，可全面支撐胚胎發育、腦科學、疾病等領域研究，為實現高精度時空生命全景觀研究邁出極為關鍵的一步。
該國際協作團隊借鑒物理學、地理學、經濟學等多個跨學科領域的數學模型，開創性開發三維時空建模工具包Spateo，使空間轉錄組學技術能夠精細地重構器官三維結構、系統地量化時空動態過程。
Spateo工具包提供多種算法選擇，具備三維重建、區域數字化、細胞間相互作用推斷、“形態計量向量場”以及用于交互式操作的可視化界面等獨特優勢。為驗證其性能，研究團隊以小鼠胚胎和果蠅發育的研究為例，探索三維空間中隨時間變化的器官生態形成機制，并構建小鼠胚胎發育的“3D分子全息圖”，證實Spateo將顯著提高人們對發育過程中器官形成的理解。
如果說以往的時空算法工具包更多的是輔助研究者觀察數據，Spateo則具備系統性的統計能力與強大的分析能力。更具創意的是，Spateo的三維重建算法在拓展到兩個甚至多個完成重建的三維胚胎的配準工作時，能夠自然地捕捉跨時間點的細胞遷移、凋亡和分裂分化事件。該方法在細胞層面完美解決了胚胎形態發生學的關鍵問題，為后續的形態計量算法奠定堅實基礎。
此外，Spateo的應用將助力理解多種生物系統問題，舉例而言，通過生成空間分辨的跨物種細胞圖譜，比較不同物種間器官的三維模型，進而揭示組織結構的進化過程，如脊椎動物的四腔心臟是如何從無脊椎動物的單腔心臟演變而來的。(完)