Modeling Cell Type Developmental Trajectory using Multinomial Unbalanced Optimal Transport
Single-cell trajectory analysis aims to reconstruct the biological developmental processes of cells as they evolve over time, leveraging temporal correlations in gene expression. During cellular development, gene expression patterns typically change and vary across different cell types. A significant challenge in this analysis is that RNA sequencing destroys the cell, making it impossible to track gene expression across multiple stages for the same cell. Recent advances have introduced the use of optimal transport tools to model the trajectory of individual cells. In this paper, our focus shifts to a question of greater practical importance: we examine the differentiation of cell types over time. Specifically, we propose a novel method based on discrete unbalanced optimal transport to model the developmental trajectory of cell types. Our method detects biological changes in cell types and infers their transitions to different states by analyzing the transport matrix.
Modélisation de la trajectoire de développement d'un type de cellule à l'aide d'un transport optimal déséquilibré multinomial
L'analyse de la trajectoire d'une cellule unique vise à reconstruire les processus de développement biologiques des cellules au fur et à mesure qu'elles évoluent dans le temps, en exploitant les corrélations temporelles dans l'expression des gènes. Au cours du développement cellulaire, les profils d'expression génique changent généralement et varient selon les différents types de cellules. Le séquençage de l'ARN détruit la cellule, ce qui rend impossible le suivi de l'expression des gènes à plusieurs stades pour une même cellule, ce qui constitue un défi de taille pour cette analyse. Des progrès récents ont introduit l'utilisation d'outils de transport optimal pour modéliser la trajectoire de cellules individuelles. Dans cet article, nous nous concentrons sur une question d'une plus grande importance pratique : nous examinons la différenciation des types de cellules au fil du temps. Plus précisément, nous proposons une nouvelle méthode basée sur le transport optimal discret et déséquilibré pour modéliser la trajectoire de développement des types de cellules. Notre méthode détecte les changements biologiques dans les types de cellules et déduit leurs transitions vers différents états en analysant la matrice de transport.
Date and Time
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Langue de la présentation orale
Anglais
Langue des supports visuels
Anglais