Nat Methods：一种新型软件工具CINEMA-OT或能解析免疫细胞的细胞因子“语言”

单细胞技术的最新进展允许在单细胞分辨率下来进行实验干扰的特性描述，尽管目前研究人员已经开发出了能分析此类实验的方法，但尚未探索应用严格的因果框架来推断在单细胞水平下的治疗效果到底如何？近日，一篇发表在国际杂志Nature Methods上题为“Causal identification of single-cell experimental perturbation effects with CINEMA-OT”的研究报告中，来自耶鲁大学等机构的科学家们通过研究揭示了一种复杂的细胞交流系统，其能允许免疫细胞对感染和癌症做出反应；相关研究结果揭示了不同的细胞是如何利用细胞因子来彼此相互间交流从而塑造机体免疫反应的。

这项研究中，研究人员利用了一种基于因果推测框架（CINEMA-OT，causal inference framework）的计算方法研究了个体机体的免疫细胞如何对细胞因子或调节炎症的细胞释放的小型蛋白的组合产生反应，他们发现，某些细胞因子或许具有一定的协同作用，相比个体的效应而言，这种协同效应能有到产生独特的基因激活程序，细胞因子信号的密码就好像一种语言一样能指导免疫细胞。

一种新型软件工具CINEMA-OT或能解析免疫细胞的细胞因子“语言”。

图片来源：Nature Methods (2023). DOI:10.1038/s41592-023-02040-5

研究人员应用CINEMA-OT并利用实验室培养的人类肺部组织进行研究来阐明当暴露于普通感冒病毒、香烟烟雾以及同时暴露于两种之中时所产生的反应，分析结果表明，在香烟烟雾存在的情况下，单个细胞对病毒感染的反应不同，烟草烟雾抑制了很多细胞类型中的抗病毒防御机制。研究者David van Dijk说道，由于测定细胞的过程具有一定的破坏性，因此追踪细胞反应具有一定的挑战性，为了解决这一问题，我们利用来自因果推断的想法构建了一种新算法，其能匹配实验条件下的细胞并能推断细胞对信号所产生的反应。

这项研究中使用的技术能作为开放源开发并供社区使用，其或能为细胞通信提供前所未有的窗口；研究者指出，破译细胞因子信号传导的规则或许能帮助更好地理解并操控新兴免疫疗法中的免疫反应；目前CINEMA-OT能通过研究者van Dijk的实验室网站进行访问，他们希望这项技术在全球范围内的应用或许能继续揭示免疫对话的语法，从而加速科学家们在生物学和医学方面的研究发现。

综上，本文研究中，研究人员或能利用CINEMA-OT来揭示香烟烟雾的暴露抑制气道抗病毒反应背后的潜在机制，以及控制趋化因子分泌和外周免疫细胞招募的逻辑规则。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Mingze Dong,Bao Wang, Jessica Wei, et al. Causal identification of single-cell experimental perturbation effects with CINEMA-OT, Nature Methods (2023). DOI:10.1038/s41592-023-02040-5