Mapping the topography of spatial gene expression with interpretable deep learning

深度学习 人工智能 表达式(计算机科学) 计算生物学 基因表达 空间学习 地质学 地图学 模式识别(心理学) 基因 计算机科学 地理 生物 神经科学 遗传学 程序设计语言 海马体
作者
Uthsav Chitra,Brian J. Arnold,Hirak Sarkar,Cong Ma,Sereno Lopez-Darwin,Kohei Sanno,Benjamin J. Raphael
出处
期刊: [Cold Spring Harbor Laboratory]
被引量:15
标识
DOI:10.1101/2023.10.10.561757
摘要

Abstract Spatially resolved transcriptomics technologies provide high-throughput measurements of gene expression in a tissue slice, but the sparsity of this data complicates the analysis of spatial gene expression patterns such as gene expression gradients. We address these issues by deriving a topographic map of a tissue slice—analogous to a map of elevation in a landscape—using a novel quantity called the isodepth . Contours of constant isodepth enclose spatial domains with distinct cell type composition, while gradients of the isodepth indicate spatial directions of maximum change in gene expression. We develop GASTON, an unsupervised and interpretable deep learning algorithm that simultaneously learns the isodepth, spatial gene expression gradients, and piecewise linear functions of the isodepth that model both continuous gradients and discontinuous spatial variation in the expression of individual genes. We validate GASTON by showing that it accurately identifies spatial domains and marker genes across several biological systems. In SRT data from the brain, GASTON reveals gradients of neuronal differentiation and firing, and in SRT data from a tumor sample, GASTON infers gradients of metabolic activity and epithelial-mesenchymal transition (EMT)-related gene expression in the tumor microenvironment.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
如意柚子完成签到,获得积分10
刚刚
简单鞋子完成签到,获得积分10
刚刚
内向的龙猫完成签到,获得积分10
刚刚
nekoneko完成签到,获得积分10
1秒前
失眠的寄云完成签到,获得积分10
1秒前
小懒猪完成签到,获得积分10
1秒前
Iris99完成签到,获得积分10
1秒前
852应助斯坦福没有冬天采纳,获得10
2秒前
2秒前
大方谷梦完成签到 ,获得积分10
3秒前
府于杰完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
猫好好发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
完美茉莉发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
xh应助我不到啊采纳,获得10
4秒前
大模型应助Tuzixiong采纳,获得10
4秒前
李志发布了新的文献求助10
4秒前
mobei完成签到,获得积分10
5秒前
夏雨完成签到,获得积分10
5秒前
yywww完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
符聪完成签到,获得积分10
5秒前
6秒前
xing_xing应助eternity136采纳,获得20
6秒前
6秒前
儒雅的凝旋完成签到 ,获得积分10
6秒前
6秒前
Benji完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
lqq发布了新的文献求助10
7秒前
123发布了新的文献求助10
8秒前
香蕉觅云应助人间烟火采纳,获得10
8秒前
momo发布了新的文献求助30
8秒前
8秒前
qwe123完成签到,获得积分10
8秒前
jiao发布了新的文献求助10
8秒前
伶俐以彤完成签到,获得积分10
8秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
An Introduction to Foreign Language Learning and Teaching 750
The Oxford Handbook of Digital Classical Studies 550
China Pluperfect I: Epistemology of Past and Outside in Chinese Art 520
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
The fast track to determining transfer functions of linear circuits: The student guide 500
The Analytical and Numerical Solution of Electric and Magnetic Fields 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7621169
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9196128
关于积分的说明 19712082
捐赠科研通 7192655
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3272694
关于科研通互助平台的介绍 2435199
邀请新用户注册赠送积分活动 2267870