人类基因组计划产生了人类基因组的第一个序列，揭示了人类生物学的蓝图。二十年后，基因调控网络领域描述了一个复杂的系统，其中数千个基因相互调节以创建适当的基因表达动态。

然而，需要做更多的工作来充分理解这些网络并确定它们的精确性质。目前的方法要么间接估计基因调控，要么利用准确、直接但耗时的重复方法。

由京都大学领导的一个研究小组现已开发出一种高度准确的方法来半自动估计多细胞生物中的基因调控网络。该方法涉及测量时间序列基因表达并应用该团队专有的RANGE计算模型。该研究发表在《通讯生物学》杂志上。

京都大学生命与医学科学研究所的通讯作者MasatoIshikawa表示：“RENGE可能有助于识别细胞分化的关键因素，并有可能控制特定细胞的命运。”

研究人员可以使用相对准确的基因敲除方法来确定调控基因的表达，如果基因A被消除，那么A所调控的基因B就会暴露出来。

最新的单细胞CRISPR技术可以测量大规模个体基因敲除的表达变化，但有一个警告：直接和间接调控基因之间的区别尚不清楚。敲除一个基因不可避免地会影响网络中顺风基因的表达。

Ishikawa和他的同事通过测量时间序列中的表达水平并调整他们的数学模型来估计基因调控网络来解决这个问题。

“当我们验证RANGE的准确性时，我们获得的结果在模拟数据和人类iPS细胞的测量表达数据方面均优于现有方法，”Ishikawa补充道。

利用RANGE最大化从基因敲除中获得的信息，该团队可以识别出包含103个表达人类多能性基因的基因调控网络，这与数十年分子生物学研究积累的发现高度一致。

“然而，美妙之处在于，我们只需通过一次RENGE实验就可以获得相同的结果。此外，我们发现在这个调控网络中调节相同靶基因的转录因子往往以蛋白质复合物的形式发挥作用，其中一个可能是关键的蛋白质复合物。”多能性因素，”石川解释道。

该方法固有的多功能性允许估计iPS细胞以外的各种其他生命系统中的调节网络。

“RENGE可能会激发新技术，例如生产具有特定功能的人工操纵细胞，”石川评论道。

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