论文

迈向通用基因调控网络推理:解锁单细胞基础模型中的通用调控知识

Towards Universal Gene Regulatory Network Inference: Unlocking Generalizable Regulatory Knowledge in Single-cell Foundation Models

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摘要

基因调控网络 (GRN) 推断对于理解复杂的细胞机制至关重要,通过单细胞转录组数据使其易于处理。随着单细胞基础模型 (scFM) 的出现,增强的转录组编码被广泛认为将彻底改变 GRN 推理。然而,我们观察到他们的表现仍远不能令人满意。主要原因是基于标准重建的 预训练 目标通常无法明确捕获潜在的监管信号。为了弥补这一差距,我们首先引入了 GRN 泛化基准,旨在评估对不可见基因和数据集的监管预测,该基准依赖于 SCFM 的零样本能力,并且对传统方法来说具有固有的挑战性。此外,为了解锁基础模型中的监管知识,我们提出了两种新方法:虚拟值扰动和梯度轨迹,将 scFM 中的隐含监管信息提炼成高度可概括的基因间特征。大量实验表明,我们的方法明显优于现有方法,为利用 scFM 在通用 GRN 推理中的潜力建立了新的范式。