基于方向受限扩散的单细胞扰动响应的预测 施罗丁格桥
Yiqing Luo1, Lin Liu1, Yaxin Fu1
1School of Information, Yunnan Normal University, Kunming, China.
Journal of biomedical informatics
|September 23, 2025
概括
方向受限扩散施罗丁格桥 (DC-DSB) 模拟单细胞对干扰的反应,改善基因表达预测和发现基因相互作用. 这种生成框架增强了药物发现和对基因调节网络的理解.
科学领域:
- 计算生物学 计算生物学
- 系统生物学 系统生物学
- 基因组学就是基因组学.
背景情况:
- 对干扰的单细胞转录反应对于理解基因调节网络,药物发现和个性化医学至关重要.
- 越来越多的扰动条件导致数据稀疏,挑战动态响应的捕获,并需要先进的计算建模.
研究的目的:
- 开发一个生成框架来建模单细胞对干扰的转录反应.
- 为了解决数据稀疏性,并改善各种条件下的动态基因表达变化的预测.
主要方法:
- 介绍方向受约束扩散施罗丁格桥 (DC-DSB),这是一个生成框架,在不被干扰和被干扰状态之间学习概率轨迹.
- 利用实验变量和生物先验的等级表示来增强条件控制.
- 实施方向受约束的调节策略,沿着生物学相关的轨迹注入条件信号,提高模型质量和稳定性.
主要成果:
- 与现有方法相比,DC-DSB在预测基因表达方面表现出更好的准确性和概括性.
- 该框架模拟了动态表达轨迹和共同表达结构,使得协同和对抗基因相互作用的发现成为可能.
- DC-DSB促进了基因调节通路的逐步重建.
结论:
- DC-DSB为单细胞扰动建模提供了一种生物学上一致和可泛化的方法.
- 基于轨迹和条件意识的架构克服了静态模型的局限性.
- 该框架支持基因调节的先进下游分析,并加速药物发现.


