ArchVelo：用于单细胞多组学轨迹的典型速度建模方法

《Nature Communications》：ArchVelo: archetypal velocity modeling for single-cell multi-omic trajectories

摘要

从静态的单细胞数据中推断细胞动态仍然是基因组学中的一个核心挑战。我们提出了ArchVelo，这是一个用于建模基因调控并从配对的单细胞染色质可及性（scATAC-seq）和转录组（scRNA-seq）数据中推断细胞轨迹的计算框架。ArchVelo将染色质可及性表示为“原型”——即共同的调控程序——以模拟它们对转录的动态影响。该框架在轨迹推断的准确性和基因水平上的潜在时间对齐方面优于现有方法，能够将细胞轨迹分解为原型成分，并识别出背后的转录因子。在对小鼠大脑和人类造血数据集进行基准测试后，我们将ArchVelo应用于病毒感染中的CD8 T细胞，揭示了其分化和增殖的独特轨迹。重点关注对维持免疫力和免疫治疗反应至关重要的耗竭前体CD8 T细胞，我们发现了从CCR6^?前体到CCR6⁺前体的分化过程，这一过程在急性和慢性感染中是共有的。ArchVelo为在生物系统的多组学单细胞数据中建模动态基因调控和轨迹推断提供了一个原理性的框架。