<논문제목 : Impulse model-based differential expression analysis of time course sequencing data>
이 연구는 기존의 시계열 유전자 발현 분석 방식이 시간의 연속적인 특성을 제대로 반영하지 못해 발생하는 한계점을 극복하고 ImpulseDE2가 어떻게 더 강력하고 정확한 분석을 제공하는지 입증합니다.
🤔 ImpulseDE2, 무엇이다르고왜중요할까요?
ImpulseDE2는 시계열 시퀀싱 데이터(Longitudinal RNA-seq)의 차등 발현 유전자 분석 (Differentially expressed gene analysis)을 위한 강력한 도구입니다.
📍 핵심 기능 및 장점
시간의 연속성 모델링 : 기존 방법들이 시간을 독립적인 범주형 변수로 취급하여 통계적 검정력을 손실했던 것과 달리, ImpulseDE2는 단일 펄스(Impulse) 모델을 사용하여 시간에 따른 유전자 발현 궤적을 연속적인 함수로 정교하게 모델링합니다 (그림 1).
▲그림1. 단일 펄스 모델로 표현되는 4가지 종류의 시계열 유전자 발현 패턴. [출처 1]
향상된 정확성과 속도 : 시퀀싱 데이터에 특화된 음이항 분포 (negative binomial distribution)과 우도비 검정법 (likelihood ratio test)을 결합하여, 이전 버전인 ImpulseDE보다 훨씬 빠르고 정확한 추론을 제공합니다.
두가지분석모드: ImpulseDE2는 시간에 따른 유전자의 발현 변화를 모델링하기 때문에 그룹 간 분석 뿐만 아니라 단일 조건 분석도 가능합니다 (그림 2).
(B) 단일조건분석 (Case-only) : 시간 경과에 따라 유전자 발현이 비정상적으로 변화하는 유전자를 식별합니다. 유전자의 발현은 시간에 변화하지 않는 것을 가정 (검정색 수평선)하고 실제 변화되는 궤적 (노란색 곡선)이 얼만큼 다른지를 평가합니다.
(C) 대조군분석 (Case-control) : 두 가지 조건(예: 자극 유무) 사이에서 유전자 발현 궤적이 다른 유전자를 찾아냅니다.
▲그림2. ImpulseDE2로 가능한 분석 모드. [출처 1]
우월한성능입증: 독립적인 그룹에서 진행된 벤치마크 테스트에서 다양한 경쟁프로그램들보다 우수한 성능을 보여주었습니다. 특히, 위양성률(false positives)을 증가시키지 않으면서 더 많은 차등 발현 유전자를 보고하며 통계적 검정력이 높음을 입증했습니다 (그림 3).
▲그림3. ImpulseDE2의 성능 비교 평가표. [출처 2]
❗ 추가적으로 ImpulseDE2를 이용하여 악물농도에 따른 유전자 발현 패턴 분석이 가능합니다. ImpulseDE2에 시간대신 약물농도값을 넣으면 약물 농도에 따른 차등 발현 분석이 가능합니다. 이는 연속 약물 희석(Serial drug dilution) 전사체 데이터 분석 시 유용하게 사용될 것 입니다.
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ImpulseDE2는 시간에 따른 유전자 발현 데이터를 깊이 있게 이해하고, 중요한 생물학적 통찰을 얻는 데 기여할 훌륭한 분석 프레임워크입니다. ImpulseDE2를 사용한 테라젠바이오의 시계열 분석(Time Series Analysis) 서비스를 통해 더욱 정밀하고 신뢰할 수 있는 결과를 얻어보세요!
시계열 분석(Time Series Analysis) 항목 : Time Point별 차등발현유전자 리스트, 해당 유전자들에 대한 GO/GSEA/ Pathway Analysis, 차등발현유전자의 시간에 따른 발현 패턴 그래프
대표 예시 결과 Figure :
[예시결과 figure. Contol과 Case group에서 개별유전자의 시간에 따른 발현 패턴]
