A dynamical systems treatment of transcriptomic trajectories in hematopoiesis
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Notice bibliographique
Résumé
Inspired by Waddington's illustration of an epigenetic landscape, cell-fate transitions have been envisioned as bifurcating dynamical systems, wherein exogenous signaling dynamics couple to the enormously complex signaling and transcriptional machinery of a cell to elicit qualitative transitions in its collective state. Single-cell RNA sequencing (scRNA-seq), which measures the distributions of possible transcriptional states in large populations of differentiating cells, provides an alternate view, in which development is marked by the variations of a myriad of genes. Here, we present a mathematical formalism for rigorously evaluating, from a dynamical systems perspective, whether scRNA-seq trajectories display statistical signatures consistent with bifurcations and, as a case study, pinpoint regions of multistability along the neutrophil branch of hematopoeitic differentiation. Additionally, we leverage the geometric features of linear instability to identify the low-dimensional phase plane in gene expression space within which the multistability unfolds, highlighting novel genetic players that are crucial for neutrophil differentiation. Broadly, we show that a dynamical systems treatment of scRNA-seq data provides mechanistic insights into the high-dimensional processes of cellular differentiation, taking a step toward systematic construction of mathematical models for transcriptomic dynamics.
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Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle