эпигенетика

Исследование посвящено изучению возможности использования метилирования ДНК в слизистой оболочке щеки в качестве неинвазивной альтернативы анализу крови для оценки биологического старения. Ученые проанализировали профили метилирования 186 японских взрослых с использованием массива Illumina Infinium Methylation Screening Array (MSA). Применение двухэтапного метода остаточного обучения, интегрирующего существующие эпигенетические часы на основе крови, позволило достичь высокой точности прогнозирования хронологического возраста (R = 0,965) и фенотипического возраста (R = 0,964). В ходе работы было установлено, что данные слизистой щеки позволяют предсказывать широкий спектр клинических биомаркеров, включая воспалительные, метаболические, тиреоидные и гормональные показатели. Несмотря на то, что сайты CpG, используемые для прогнозирования, различались между полами и типами тканей, предсказуемые фенотипы в целом совпадали. Результаты подтверждают, что эпигенетический анализ слизистой щеки является перспективным инструментом для мониторинга системного физиологического состояния и биологического старения.

Исследователи представили scMultiPreDICT — новый вычислительный фреймворк, предназначенный для сравнительного моделирования экспрессии генов на основе данных мультиомики единичных клеток. Методология исследования включала бенчмаркинг RNA-only, ATAC-only и мультимодальных наборов признаков с использованием шести различных моделей машинного обучения, включая регрессию, древовидные модели и глубокое обучение. Результаты показали, что признаки, полученные из РНК, обеспечивают высокую прогностическую способность, в то время как доступность хроматина (ATAC) сама по себе дает лишь умеренные результаты. Важным открытием стало то, что мультимодальная интеграция не всегда повышает точность предсказания; её эффективность зависит от конкретного гена и клеточного контекста. Анализ значимости признаков подтвердил, что транскрипционные факторы доминируют для большинства генов, однако эпигенетическая доступность вносит существенный вклад в регуляцию определенного подмножества генов. Данный инструмент, реализованный на языке R, позволяет систематически оценивать вклад различных регуляторных уровней, что критически важно для планирования таргетных исследований и разработки терапевтических стратегий.

Представлен программный инструмент Rastair — интегрированный софт для одновременного обнаружения однонуклеотидных полиморфизмов (SNP) и оценки метилирования цитозина из данных секвенирования mC[->]T. В основе метода лежит машинное обучение для детекции вариантов в сочетании с оценкой метилирования, учитывающей генотип. Исследователи протестировали инструмент на бенчмарк-данных NA12878 и показали, что Rastair превосходит существующие вызователи метилирования-ориентированных SNP, достигая F1-оценки более 0.99 для данных с глубиной покрытия выше 30x, что сопоставимо с точностью state-of-the-art инструментов на данных полного геномного секвенирования. Ключевое преимущество — скорость: обработка файла 30x занимает менее 30 минут на 32 CPU-ядрах Intel Xeon, и вдвое быстрее при использовании GPU. Инструмент выявляет дополнительные 500 000 позиций в NA12878, где SNP трансформирует некодирующие позиции CpG в «de-novo» CpG, и наоборот — определяет варианты, нарушающие CpG, корректируя уровень метилирования. Rastair поддерживает стандартные форматы vcf, bam, bed и распространяется как open-source через conda, Dockerhub и как pre-compiled бинарники.