深層生成モデルによる細胞間コミュニケーション解析

　細胞間コミュニケーションは，生体システムの機能と恒常性を維持するうえで極めて重要な機構である。これは主に，細胞から分泌されるリガンド（ホルモンや成長因子など）と，細胞膜表面に存在するレセプタータンパク質との相互作用によって媒介される。この精緻な相互作用システムにより，細胞は周囲の微小環境の変化に適切に応答し，協調的に機能することが可能となる。しかし，このシステムの破綻は，制御不能な細胞増殖や組織炎症など，様々な病態の引き金となり得る。近年，1細胞トランスクリプトームや空間トランスクリプトームなど，網羅的な遺伝子発現プロファイル観測技術が飛躍的に進歩した。これに加え，レセプターとリガンドの相互作用に関する知見が蓄積されてきたことで，特定の組織内における細胞間相互作用ネットワークをデータ駆動的に推定するための基盤が整いつつある。本稿では，筆者らが開発した情報科学的解析技術“DeepCOLOR”^1）について詳述する。この手法は，1細胞トランスクリプトームデータや空間トランスクリプトームデータを基に，細胞間相互作用ネットワークを推定するものである。以下，具体例を交えながら，その概要と応用について紹介する。