近期，国际Cell出版集团旗下学术期刊《Molecular Therapy-Nucleic Acids》（2019IF: 7.032）在线发表了我院省部共建草原家畜生殖调控与繁育国家重点实验室左永春教授为通讯作者，题目为“Machine Learning of Single-cell Transcriptome Highly Identify mRNA Signature by Comparing F-score Selection with Differential Expression Analysis”的学术论文。

人类早期胚胎发育虽然只有大约7天的时间，但是却经历了关键的分子事件，其中包括合子基因组激活（ZGA）和早期胚胎细胞的命运决定。伴随测序技术的进步，单细胞测序技术可以有效地揭示早期胚胎发育的细胞命运决定的转录图谱，但是单细胞转录组数据也存在许多问题，例如dropout事件（表达的基因未被检测到），这使得差异分析方法在处理单细胞受到了限制。本研究中通过使用F-score算法和差异分析方法（limma，edgeR和DESeq）在人类早期胚胎单细胞转录组中得到两个关键的基因集。通过比较先前研究中关键的基因来分析两种方法的不同，POU5F1（OCT4）在细胞多能性的获得和维持中起到了重要的作用，但是在差异分析方法中却被排除，而F-score算法却可以获得。我们通过研究基因的表达趋势发现，差异分析方法对于在多个时期高表达的基因会被排除，这对于胚胎发育中的细胞的异质性是十分不利的。此外，我们使用人工智能方法来对两个基因集进行预测分类，结果表明使用F-score算法产生的基因集能够准确预测早期胚胎的发育阶段，并使用该分类器构建了第一个早期胚胎发育的预测网站（http://bioinfor.imu.edu.cn/empredictor/public/）。

在另外一篇论文中“A Comparative Analysis of Single-Cell Transcriptome Identifies Reprogramming Driver Factors for Efficiency Improvement”， 左永春教授课题组针对克隆胚胎发育阻滞的关键分子标记识别问题，通过对单细胞转录组的比较分析发现，转录因子Id1、Pou6f1、Cited1、Zscan4c在NT正常胚胎中显著表达。与仅在NT 2细胞中激活的多能性基因Ascl2相比，Nanog、Dppa2和Sall4在NT 2细胞和4细胞胚胎的正常发育中都有主要的表达波发生。此外，进一步证实Kdm4b/4d和Kdm5b分别为NT 2细胞和4细胞胚胎的关键标志物。组蛋白乙酰化酶Kat8、Elp6和Eid1在NT 2细胞和4细胞胚胎中被共同激活，从而促进胚胎正常发育。另外Gadd45a作为一个关键的驱动因子通过与Tet1/2共同作用来提高NT重编程的效率。本研究为识别重编程驱动因子以提高SCNT重编程的效率提供了重要的理论基础。

论文以内蒙古大学为唯一作者单位，左永春教授为通讯作者，两篇论文的第一作者分别为我校生命科学学院研究生梁鹏飞和李寒霜。该工作得到国家自然科学基金（61561036, 61702290）、内蒙古大学大学生创新训练项目（201714298）、内蒙古自治区高等学校“青年科技英才支持计划”（NJYT-18-B01）和内蒙古自治区"杰出青年"培育基金(2017JQ04)等项目的支持。

全文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2162253120300767

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2162253120300196