Моделирование и интеграция мультиомных данных для изучения регуляторных ландшафтов, определяющих развитие плаценты

Плацента представляет собой временный орган, играющий ключевую роль во время беременности. Она выполняет множество функций, обеспечивающих оптимальный рост плода, включая транспорт питательных веществ, обмен кислорода и иммунную защиту. Плацента развивается поэтапно и требует точной регуляции экспрессии генов. Нарушения регуляции генов плаценты могут приводить к таким осложнениям беременности, как преэклампсия, placenta accreta и отслойка плаценты, что может негативно сказываться на краткосрочном и долгосрочном здоровье матери и плода. Однако регуляторные механизмы, определяющие развитие плаценты, особенно в отношении сетей регуляции генов, изучены недостаточно. В данной диссертации мы стремились выявить регуляторные сети, связанные с развитием плаценты, путем разработки вычислительных методов, а также анализа и интеграции различных данных секвенирования, полученных на уровне целых тканей и отдельных клеток. Во-первых, мы получили и проанализировали транскриптомные данные тканей плаценты плода мыши на 7,5-е, 8,5-е и 9,5-е сутки эмбрионального развития (E7.5, E8.5 и E9.5), чтобы выявить группы генов, регулирующих специфические для плаценты процессы развития, с использованием кластерного анализа, анализа дифференциальной экспрессии и сетевого анализа. Во-вторых, мы разработали платформу глубокого обучения для выявления участков доступности хроматина по всему геному. Эта платформа применима не только к данным, полученным из плаценты, но и к данным, полученным в других тканях. В-третьих, мы интегрировали данные одноклеточной транскриптомики и данные о доступности хроматина в отдельных ядрах, полученные из маточно-плацентарного интерфейса крысы, чтобы выявить консервативные сети регуляции генов, определяющие развитие плаценты крысы и человека. Проведение этих исследований позволило глубже понять взаимодействия «ген–ген», «ген–фактор транскрипции» и «фактор транскрипции–цис-регуляторный элемент», регулирующие развитие плаценты. Кроме того, разработанные конвейеры и инструменты, включая новую платформу глубокого обучения для анализа доступности хроматина, не...