盡管近幾十年來我們對人體細胞和組織的了解已經穩步增加，但許多事情仍然未知。例如，細胞存在于短暫的動態狀態，理解它們是破譯疾病和找到治療方法的基礎。在實驗室中用于研究細胞類型的經典技術面臨限制，并且不能實現細胞功能的精細細節。

為克服這一障礙，由Holger Heyn*的西班牙巴塞羅那基因組調控中心(CRG)的國家基因組分析中心(CNAG-CRG)的一組科學家開發了一種新的計算工具，基于數學圖論，用于推斷健康和病理器官的大規模調節網絡，例如那些受糖尿病或阿爾茨海默病影響的器官。研究人員能夠確定與器官功能和疾病潛在驅動因素相關的基因。他們將在xin一期的基因組生物學雜志上發表他們的研究結果。

“我們以前開發的單細胞轉錄組學工具對于發現未知細胞類型非常有用，”CNAG-CRG的博士后研究員，該研究的第1作者Giovanni Iacono說。“這些工具使我們能夠描述細胞的新類型和亞型，具有*的生物學作用和等級關系，”他補充道。

到目前為止，已經使用單細胞分析來了解細胞類型及其在組織內的功能。“像人類細胞圖譜項目這樣的大型聯盟產生了整個生物體的單細胞圖譜，需要復雜的分析策略將大數據轉化為破壞性的生物學和臨床見解，”單細胞基因組學小組負責人Holger Heyn說。 CNAG-CRG和該文章的作者。

這個科學團隊現在開發的工具將使他們更進一步，看看基因如何相互作用形成組織。“我們的工具試圖準確地解決控制細胞形態和功能的調節過程，”Iacono強調說。

該工具基于圖論，這是一種抽象的數學模型，其中有通過邊連接的節點。一旦有了圖形，結構，就可以衡量每個節點對網絡的重要性。在這種情況下，每個節點都是一個基因，重要性被定義為該基因的功能是所研究的生物系統的關鍵。

CNAG-CRG研究人員處理了來自成千上萬個細胞的數據集，以推斷驅動細胞表型形成及其各自功能的調節網絡。他們運用他們的工具研究2型糖尿病和阿爾茨海默病，并且能夠找到與這些疾病相關的功能變化。重要的是，這為尋找新的藥物目標打開了大門。

“我們開發的網絡分析超越了目前應用的方法，可以深入了解基因活動如何塑造組織和器官。這對于了解這些網絡被破壞的疾病以及找到有效治療的”跟腱“至關重要。海因說。

該工具可能適用于任何疾病，從阿爾茨海默氏癥到慢性淋巴細胞白血病。“我們將應用我們的工具為許多疾病提出新的靶基因，然后可以在進一步研究中得到驗證。”Iacono說。