Sökning: onr:"swepub:oai:DiVA.org:liu-184994" >
A dynamic single ce...
A dynamic single cell-based framework for digital twins to prioritize disease genes and drug targets
-
- Li, Xinxiu (författare)
- Linköpings universitet,Avdelningen för barns och kvinnors hälsa,Medicinska fakulteten,Centre for Personalised Medicine (CPMed)
-
- Jung Lee, Eun Jung (författare)
- Linköpings universitet,Avdelningen för barns och kvinnors hälsa,Medicinska fakulteten,Yonsei Univ, South Korea,Centre for Personalised Medicine (CPMed)
-
- Lilja, Sandra (författare)
- Linköpings universitet,Avdelningen för barns och kvinnors hälsa,Medicinska fakulteten,Centre for Personalised Medicine (CPMed)
-
visa fler...
-
- Loscalzo, Joseph (författare)
- Brigham & Womens Hosp, MA 02115 USA; Harvard Med Sch, MA 02115 USA; Harvard Med Sch, MA 02115 USA
-
- Schäfer, Samuel (författare)
- Linköpings universitet,Avdelningen för barns och kvinnors hälsa,Medicinska fakulteten,Centre for Personalised Medicine (CPMed)
-
- Smelik, Martin (författare)
- Linköpings universitet,Avdelningen för barns och kvinnors hälsa,Medicinska fakulteten,Centre for Personalised Medicine (CPMed)
-
- Strobl, Maria Regina (författare)
- Med Univ Vienna, Austria
-
- Sysoev, Oleg (författare)
- Linköpings universitet,Statistik och maskininlärning,Filosofiska fakulteten
-
- Wang, Hui (författare)
- Xuzhou Med Univ, Peoples R China
-
- Zhang, Huan (författare)
- Linköpings universitet,Avdelningen för barns och kvinnors hälsa,Medicinska fakulteten,Centre for Personalised Medicine (CPMed)
-
- Zhao, Yelin (författare)
- Linköpings universitet,Avdelningen för barns och kvinnors hälsa,Medicinska fakulteten,Centre for Personalised Medicine (CPMed)
-
- Gawel, Danuta (författare)
- Linköpings universitet,Avdelningen för barns och kvinnors hälsa,Medicinska fakulteten,Centre for Personalised Medicine (CPMed)
-
- Bohle, Barbara (författare)
- Med Univ Vienna, Austria
-
- Benson, Mikael (författare)
- Karolinska Institutet,Linköpings universitet,Avdelningen för barns och kvinnors hälsa,Medicinska fakulteten,Region Östergötland, H.K.H. Kronprinsessan Victorias barn- och ungdomssjukhus,Karolinska Inst, Sweden,Centre for Personalised Medicine (CPMed)
-
visa färre...
-
(creator_code:org_t)
- 2022-05-06
- 2022
- Engelska.
-
Ingår i: Genome Medicine. - : BMC. - 1756-994X. ; 14:1
- Relaterad länk:
-
https://liu.diva-por... (primary) (Raw object)
-
visa fler...
-
https://urn.kb.se/re...
-
https://doi.org/10.1...
-
http://kipublication...
-
visa färre...
Abstract
Ämnesord
Stäng
- Background Medical digital twins are computational disease models for drug discovery and treatment. Unresolved problems include how to organize and prioritize between disease-associated changes in digital twins, on cellulome- and genome-wide scales. We present a dynamic framework that can be used to model such changes and thereby prioritize upstream regulators (URs) for biomarker- and drug discovery. Methods We started with seasonal allergic rhinitis (SAR) as a disease model, by analyses of in vitro allergen-stimulated peripheral blood mononuclear cells (PBMC) from SAR patients. Time-series a single-cell RNA-sequencing (scRNA-seq) data of these cells were used to construct multicellular network models (MNMs) at each time point of molecular interactions between cell types. We hypothesized that predicted molecular interactions between cell types in the MNMs could be traced to find an UR gene, at an early time point. We performed bioinformatic and functional studies of the MNMs to develop a scalable framework to prioritize UR genes. This framework was tested on a single-cell and bulk-profiling data from SAR and other inflammatory diseases. Results Our scRNA-seq-based time-series MNMs of SAR showed thousands of differentially expressed genes (DEGs) across multiple cell types, which varied between time points. Instead of a single-UR gene in each MNM, we found multiple URs dispersed across the cell types. Thus, at each time point, the MNMs formed multi-directional networks. The absence of linear hierarchies and time-dependent variations in MNMs complicated the prioritization of URs. For example, the expression and functions of Th2 cytokines, which are approved drug targets in allergies, varied across cell types, and time points. Our analyses of bulk- and single-cell data from other inflammatory diseases also revealed multi-directional networks that showed stage-dependent variations. We therefore developed a quantitative approach to prioritize URs: we ranked the URs based on their predicted effects on downstream target cells. Experimental and bioinformatic analyses supported that this kind of ranking is a tractable approach for prioritizing URs. Conclusions We present a scalable framework for modeling dynamic changes in digital twins, on cellulome- and genome-wide scales, to prioritize UR genes for biomarker and drug discovery.
Ämnesord
- MEDICIN OCH HÄLSOVETENSKAP -- Medicinska och farmaceutiska grundvetenskaper -- Farmakologi och toxikologi (hsv//swe)
- MEDICAL AND HEALTH SCIENCES -- Basic Medicine -- Pharmacology and Toxicology (hsv//eng)
Nyckelord
- ScRNA-seq; Inflammatory diseases; Upstream regulators; Multicellular network models
Publikations- och innehållstyp
- ref (ämneskategori)
- art (ämneskategori)
Hitta via bibliotek
Till lärosätets databas
- Av författaren/redakt...
-
Li, Xinxiu
-
Jung Lee, Eun Ju ...
-
Lilja, Sandra
-
Loscalzo, Joseph
-
Schäfer, Samuel
-
Smelik, Martin
-
visa fler...
-
Strobl, Maria Re ...
-
Sysoev, Oleg
-
Wang, Hui
-
Zhang, Huan
-
Zhao, Yelin
-
Gawel, Danuta
-
Bohle, Barbara
-
Benson, Mikael
-
visa färre...
- Om ämnet
-
- MEDICIN OCH HÄLSOVETENSKAP
-
MEDICIN OCH HÄLS ...
-
och Medicinska och f ...
-
och Farmakologi och ...
- Artiklar i publikationen
-
Genome Medicine
- Av lärosätet
-
Linköpings universitet
-
Karolinska Institutet