先进的计算工具揭示了细胞发育过程

人体是全世界科学家研究的一个关键课题。香港大学工程学院生物医学工程项目主任Kevin Tsia教授领导的生物医学工程研究团队创建了一个一体化的大型计算框架-StaVia，以解锁隐藏在人体细胞中的大量信息

钱教授的团队与香港大学李医学院生物医学学院的何教授和黄远华教授合作。他们成功地将该工具应用于分析斑马鱼胚胎的发育过程——跟踪从单个细胞到完整生物体的生长和发育

这项研究现已发表在《基因组生物学》上，有助于了解细胞生长和疾病。尽管人类和斑马鱼之间存在明显的差异，但也存在惊人的相似之处。事实上，斑马鱼中也可以发现70%的人类基因

“StaVia的发现具有重要意义，因为它们使我们首次详细探索了斑马鱼胚胎从受精10小时到10天的整个发育过程。这包括以前被忽视的细胞类型，为不同细胞如何形成和发育提供了新的见解，这也可能有助于更好地理解其他生物体的生长和发育。

”例如，胚胎是如何发育其神经系统（包括大脑和脊髓）、皮肤和感觉器官（如眼睛、耳朵和嗅觉器官）的。这是一种独一无二的方法，使我们能够以高分辨率绘制发育的时间线，”电气与电子工程系的Kevin Tsia教授说，他也是工程学院生物医学工程项目的项目主任。在StaVia，我们可以为我们制作一个直观的“地铁图”，以分析组织或器官中细胞的时间轨迹和空间栖息地。“

组学数据包含高精度的单细胞丰富信息，对于探测细胞特性和跟踪其转化以衡量疾病进展至关重要。测量细胞组学数据的巨大价值一直在推动许多全球研究计划（包括美国、欧洲和亚洲），以创建人体不同部位的“细胞图谱”。

这些详细的图谱帮助科学家非常详细地研究组织和器官，从而改变对细胞发育和功能的理解。然而，随着这些图谱的数据量和多样性的增加，分析它们变得更加具有挑战性。复杂性和规模使得很难清楚地跟踪不同细胞类型的形成和功能。随着时间的推移而变化，甚至将这些信息可视化也是一场斗争。

“StaVia协同多方面的单细胞组学数据，无论其复杂性如何，绘制细胞在不同生物过程（包括胚胎发育）中发育和变化的复杂路径。Tsia教授说：“我们的工具与大规模细胞图谱配合得很好，保留了组学数据中嵌入的所有复杂细节，使科学家能够轻松直观地理解随时间和空间变化的复杂细胞行为。”“它可以在各种生物过程中发现难以捉摸的细胞谱系和罕见的细胞命运，这些是其他方法很难发现的，为疾病的进化提供了线索。”。“

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钱教授在香港大学医学院的同事们已经在他们的细胞相关研究中采用了StaVia。”细胞很重要，因为它们是生命的基本单位。当你生病时，你的细胞是问题的根源，这就是我对研究细胞产生兴趣的原因。如果你想了解更多关于某件事的信息，你应该从根本原因开始，”Tsia教授说。

世界各地的研究小组都在试图了解人类健康和疾病是如何在细胞水平上进化的。“这听起来很简单，似乎是教科书中的信息。但事实上，一直没有人对这一问题有明确的认识，”Tsia教授说。

由于人体细胞图谱的巨大未知，StaVia可以应用于基础生物学或基础研究，为生物学家或生物医学科学家提供新的见解和知识。相关发现可以帮助解决衰老等全球性问题。

“脑部疾病是另一个热门话题。有研究关注人类脑细胞及其组学如何随着时间的推移而变化，比如从50岁到80岁。总的目标是确定衰老的特征和关键驱动因素，并最终开发出可以治疗与衰老相关的脑疾病的药物，”Tsia教授说，他的团队也参与了与美国大学类似主题的联合项目

他将StaVia描述为他和他的团队（包括博士生和博士后）开发的第三代计算工具