中新社深圳11月12日电 (记者 索有为)北京时间11月12日，华大生命科学研究院联合斯坦福大学医学院、武汉大学电子信息学院等机构在国际顶级学术期刊《细胞》(Cell)发表时空算法工具包最新研究成果。该工具包的发布标志着时空组学研究迎来革新性突破，可全面支撑胚胎发育、脑科学、疾病等领域研究，为实现高精度时空生命全景观研究迈出极为关键的一步。
该国际协作团队借鉴物理学、地理学、经济学等多个跨学科领域的数学模型，开创性开发三维时空建模工具包Spateo，使空间转录组学技术能够精细地重构器官三维结构、系统地量化时空动态过程。
Spateo工具包提供多种算法选择，具备三维重建、区域数字化、细胞间相互作用推断、“形态计量向量场”以及用于交互式操作的可视化界面等独特优势。为验证其性能，研究团队以小鼠胚胎和果蝇发育的研究为例，探索三维空间中随时间变化的器官生态形成机制，并构建小鼠胚胎发育的“3D分子全息图”，证实Spateo将显著提高人们对发育过程中器官形成的理解。
如果说以往的时空算法工具包更多的是辅助研究者观察数据，Spateo则具备系统性的统计能力与强大的分析能力。更具创意的是，Spateo的三维重建算法在拓展到两个甚至多个完成重建的三维胚胎的配准工作时，能够自然地捕捉跨时间点的细胞迁移、凋亡和分裂分化事件。该方法在细胞层面完美解决了胚胎形态发生学的关键问题，为后续的形态计量算法奠定坚实基础。
此外，Spateo的应用将助力理解多种生物系统问题，举例而言，通过生成空间分辨的跨物种细胞图谱，比较不同物种间器官的三维模型，进而揭示组织结构的进化过程，如脊椎动物的四腔心脏是如何从无脊椎动物的单腔心脏演变而来的。(完)