Spatially Aware Domain Adaptation Enables Cell Type Deconvolution from Multi‐Modal Spatially Resolved Transcriptomics

反褶积 计算机科学 自编码 空间分析 适应(眼睛) 情态动词 数据挖掘 模式识别(心理学) 人工智能 算法 生物 地理 遥感 深度学习 神经科学 化学 高分子化学
作者
Lequn Wang,X. Bai,Chuanchao Zhang,Qianqian Shi,Luonan Chen
出处
期刊:Small methods [Wiley]
标识
DOI:10.1002/smtd.202401163
摘要

Spatially Resolved Transcriptomics (SRT) offers unprecedented opportunities to elucidate the cellular arrangements within tissues. Nevertheless, the absence of deconvolution methods that simultaneously model multi-modal features has impeded progress in understanding cellular heterogeneity in spatial contexts. To address this issue, SpaDA is developed, a novel spatially aware domain adaptation method that integrates multi-modal data (i.e., transcriptomics, histological images, and spatial locations) from SRT to accurately estimate the spatial distribution of cell types. SpaDA utilizes a self-expressive variational autoencoder, coupled with deep spatial distribution alignment, to learn and align spatial and graph representations from spatial multi-modal SRT data and single-cell RNA sequencing (scRNA-seq) data. This strategy facilitates the transfer of cell type annotation information across these two similarity graphs, thereby enhancing the prediction accuracy of cell type composition. The results demonstrate that SpaDA surpasses existing methods in cell type deconvolution and the identification of cell types and spatial domains across diverse platforms. Moreover, SpaDA excels in identifying spatially colocalized cell types and key marker genes in regions of low-quality measurements, exemplified by high-resolution mouse cerebellum SRT data. In conclusion, SpaDA offers a powerful and flexible framework for the analysis of multi-modal SRT datasets, advancing the understanding of complex biological systems.

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