科技日报记者 罗云鹏
记者12日从华大生命科学研究院获悉，该院联合斯坦福大学医学院、武汉大学电子信息学院等机构科研人员，借鉴多个跨学科领域数学模型，开发出三维时空建模工具包Spateo，可支撑胚胎发育、脑科学、疾病等领域研究。相关研究成果于11日发表在国际学术期刊《细胞》上。
“与其他方法不同，Spateo不会仅将生物系统视为单个细胞，而是会将其视为一个相互连接的整体，这在揭示先天性疾病背后的分子机制方面具有巨大的潜力。”斯坦福大学医学院教授邱肖杰说。
据悉，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，探索出三维空间中随时间变化的器官生态形成机制，并构建起小鼠胚胎发育的“3D分子全息图”。同时，研究团队采用多个空间组学数据集对Spateo进行验证，包括小鼠脑、人类淋巴瘤、猴脑和小鼠胚胎。
结果显示，Spateo在准确性、计算速度、内存消耗、可重建的切片间距和可处理的细胞数量等方面均优于目前国际主流重建算法。
此外，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，在细胞层面解决了胚胎形态发生学的关键问题。
华大生命科学研究院博士白寅琪表示，Spateo工具包已开源，兼容目前包括华大时空组学技术Stereo-seq在内所有的空间组学技术。
