유니레버 참여 연구, 각질형성세포 분화 분석에 'BLASE' 적용

연구진이 내놓은 방법은 'BLASE'다. 단일세포 RNA 시퀀싱(scRNA-seq) 데이터에서 얻은 세포 궤적의 유사시간(pseudotime)을 여러 구간으로 나눈 뒤, 스피어만 상관(Spearman correlation)으로 벌크 RNA 시퀀싱 시료와 가장 가까운 구간을 찾는 방식이다. 부트스트래핑으로 상관값의 신뢰구간을 구해 확신도가 높은 판정을 따로 표시하고, 결과 시각화 기능도 갖췄다.

성능 시험은 모의 데이터와 실험 데이터에서 진행됐다. 모의 scRNA-seq 데이터에서 BLASE는 10개 유사시간 구간을 모두 정확히 찾아냈고, 비교한 다른 도구들의 정확도는 약 40~90%였다. 실험 데이터에서도 모든 구간을 바르게 대응시켰으며, 다른 도구들은 약 20~75%로 나타났다.

공개된 단일세포·벌크 전사체 데이터로 활용 사례도 확인했다. 10x Visium 공간 전사체 데이터에서는 각질형성세포(keratinocyte)가 분화하는 과정을 공간과 시간에 따라 구분해 냈다. 말라리아 원충(Plasmodium falciparum)의 48시간 마이크로어레이 데이터에서는 시료 48개 모두에서 우세한 세포 유형을 바르게 짚었고, 이 가운데 30개가 확신도 높은 판정이었다.

열 충격 조건에서 키운 원충과 그렇지 않은 원충 사이의 발달 속도 차이도 관찰됐다. 발현 차이를 보인 유전자 345개 가운데 142개가 발달 속도 차이에서 비롯된 것으로 분석됐고, 나머지 203개에서는 새로운 유전자 온톨로지 항목이 드러났다.

연구진은 BLASE가 기존 RNA 시퀀싱 데이터로 scRNA-seq 데이터에 주석을 다는 일, 시료가 어떤 과정의 어디쯤에 있는지 파악하는 일, 발현 차이 분석에서 발달 단계 차이를 보정하는 일에 쓰일 수 있다고 설명했다. BLASE는 GPL3 라이선스의 오픈소스 R 패키지로 Bioconductor에 공개됐다.

이번 연구에는 글래스고대학교, Bernhard Nocht Institute for Tropical Medicine, 유니레버, 프랑스 국립과학연구원(CNRS), 프랑스 국립보건의학연구소(INSERM), 몽펠리에대학교, 함부르크대학교가 참여했다.

이번 연구는 국제 학술지 BMC Methods에 'BLASE: bulk linkage analysis for single cell experiments - teasing out the secrets of bulk transcriptomics with trajectory analysis'라는 제목으로 실렸다.