導(dǎo)語

細(xì)胞狀態(tài)轉(zhuǎn)化的調(diào)控與動力學(xué)是生命科學(xué)中的一個基本問題，長期以來一直借助動力系統(tǒng)理論進(jìn)行研究。本期讀書會為細(xì)胞動力學(xué)讀書會第一期，中國科學(xué)院理論物理研究所副研究員王維康將在本期回顧從單細(xì)胞數(shù)據(jù)中推斷動力學(xué)的方法，并介紹基于Fisher 信息研究單細(xì)胞轉(zhuǎn)化動力學(xué)的框架。

集智俱樂部聯(lián)合北京師范大學(xué)大學(xué)教授李輝，中科院理論物理學(xué)所副研究員王維康、西湖大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院博士后韋曉慧以及燭龍（上海）生物醫(yī)藥科技有限公司王艷博士共同發(fā)起「」，嘗試從單細(xì)胞數(shù)據(jù)中重構(gòu)細(xì)胞的動力學(xué)，把狀態(tài)分布轉(zhuǎn)化為演化過程，把相關(guān)性推進(jìn)到機(jī)制假說；通過分享經(jīng)典文獻(xiàn)與最新研究進(jìn)展，希望在數(shù)據(jù)、模型和生物過程間，建立起一種可以反復(fù)檢驗(yàn)、不斷驗(yàn)證的動態(tài)關(guān)系。

報(bào)告簡介

我們正處在一個奇怪的階段：單細(xì)胞測序、時空轉(zhuǎn)錄組和高通量成像讓我們前所未有地“看見”了細(xì)胞，但我們?nèi)匀缓茈y回答一個看似簡單但更為根本的問題-細(xì)胞狀態(tài)是如何隨時間演化的？大量實(shí)驗(yàn)給出的是一張張離散的細(xì)胞“快照”：不同時間點(diǎn)的細(xì)胞，不同條件下的狀態(tài)分布，看似連續(xù)實(shí)際斷裂的數(shù)據(jù)切片。然而，真正的生物過程-分化、命運(yùn)定向、應(yīng)激響應(yīng)、重編程-卻發(fā)生在時間之中。

細(xì)胞狀態(tài)轉(zhuǎn)化的調(diào)控與動力學(xué)是生命科學(xué)中的一個基本問題，長期以來一直借助動力系統(tǒng)理論進(jìn)行研究。在機(jī)制驅(qū)動建模研究中，難點(diǎn)在于獲取足量的定量信息以約束模型參數(shù)。隨著定量實(shí)驗(yàn)方法特別是高通量單細(xì)胞技術(shù)的進(jìn)步，從定量單細(xì)胞數(shù)據(jù)中重構(gòu)細(xì)胞系統(tǒng)動力學(xué)展現(xiàn)出巨大的潛力。

本次報(bào)告將回顧從單細(xì)胞數(shù)據(jù)中推斷動力學(xué)的方法，并介紹基于Fisher 信息研究單細(xì)胞轉(zhuǎn)化動力學(xué)的框架。

分享大綱

1 細(xì)胞狀態(tài)轉(zhuǎn)化的動力學(xué)研究

2 單細(xì)胞測序和數(shù)據(jù)驅(qū)動的細(xì)胞動力學(xué)研究

3 基于Fisher信息的細(xì)胞狀態(tài)轉(zhuǎn)化研究

核心概念

數(shù)據(jù)驅(qū)動，單細(xì)胞測序，臨界點(diǎn)，F(xiàn)isher信息

主講人介紹

主講人：王維康，中國科學(xué)院理論物理研究所副研究員。2009年和2015年在北京大學(xué)物理學(xué)院獲得學(xué)士和博士學(xué)位，隨后在匹茲堡大學(xué)計(jì)算和系統(tǒng)生物學(xué)系從事博士后研究工作，2022年入職理論物理所。研究領(lǐng)域包括生物物理、計(jì)算和系統(tǒng)生物學(xué)。目前的研究興趣包括細(xì)胞態(tài)轉(zhuǎn)化的動力學(xué)，發(fā)展機(jī)器學(xué)習(xí)方法分析基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，基于自旋玻璃模型研究基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)計(jì)物理性質(zhì)。

參考文獻(xiàn)

1. RNA velocity of single cells, Gioele La Manno et. al, Nature 2018

2. Mapping transcriptomic vector fields of single cells, Xiaojie Qiu et. al, Cell, 2022

3. Diffusion pseudotime robustly reconstructs lineage branching, Laleh Haghverdi et.al Nature Methods , 2016

時間信息

2026年2月6日（周五）晚19:30-21:30，騰訊會議線上進(jìn)行，微信視頻號+集智俱樂部B站號同步直播，感興趣的朋友掃碼報(bào)名加入細(xì)胞動力學(xué)讀書會后，可進(jìn)入學(xué)員群進(jìn)行交流。

報(bào)名讀書會：

「細(xì)胞動力學(xué):基因網(wǎng)絡(luò)、群細(xì)胞、組織形態(tài)與發(fā)育」

由李輝、王維康、韋曉慧三位學(xué)者及王艷博士共同發(fā)起，并沿兩條主線展開：一是探討細(xì)胞命運(yùn)、多穩(wěn)態(tài)等理論核心；二是結(jié)合單細(xì)胞測序、時序推斷等方法，學(xué)習(xí)如何將靜態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為動態(tài)模型。

中將融合物理學(xué)、復(fù)雜科學(xué)與系統(tǒng)生物學(xué)，從Waddington景觀、自組織臨界，到反應(yīng)-擴(kuò)散模型與類器官實(shí)驗(yàn)，繪制一幅理解細(xì)胞命運(yùn)與群體動力學(xué)的連貫地圖。

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