网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

知道患了癌症,AI怎样继续追踪到细胞和基因?

0
分享至

智猩猩AI整理

论文作者投稿

一份来自癌症患者的组织,不会把里面的每个细胞都变成癌细胞。免疫细胞、基质细胞和肿瘤细胞挤在一起,少数关键细胞的信号,很容易淹没在海量数据里。

单细胞测序让研究者读到每个细胞的基因表达。但从“这份样本有病”,走到“哪些细胞值得关注、哪些基因值得追踪”,中间仍隔着几道难题。

scTransMIL想把这条路接起来。这项研究于2026年9月14日发表于Nature Communications:从细胞的表达模式出发,连接样本判断、细胞分数与基因线索。


图1左侧为中文解读;右侧上、下分别为原文Fig. 1a的多实例数据形式与Fig. 1b的学习流程。原图用于解释袋级监督概念。 来源:Nature Communications Fig. 1a–b。

01

先看一袋细胞,再找其中的线索

把所有细胞的表达取个平均,少数异常信号可能被冲淡;把患者的所有细胞都标成“癌细胞”,又会混淆身份。scTransMIL把样本看作一袋细胞,让模型学习哪些细胞信息更有助于判断整份样本。

读一个词,要看它所在的句子;读一个基因,也可以看它与其他基因共同出现的表达模式。模型用Transformer学习这种上下文,给细胞打疾病相关分数,再汇总成样本判断:先区分肿瘤与正常,再预测癌种。


图2左侧为中文解读;右侧上方为原文Fig. 1c的两阶段预测流程,下方为Fig. 1d的门控编码器及样本聚合器。 来源:Nature Communications Fig. 1c–d。

02

先问样本,再问细胞

研究覆盖约400万个细胞、30种癌症和999位供者。为减少“见过同一个人”的干扰,训练、验证和测试按供者分开。对于子样本,则是对样本的更进一步划分,能让模型更方便地处理一批数据。


图3左侧为中文解读;右侧重排原文Supplementary Fig. 3a的全部统计图:上排为样本/子样本划分及共享图例,下排左为两种标签设置的分布,右为肿瘤子样本的癌种分布。全图保留原文数值、类别与图例;泛癌图谱包含1563份样本。 来源:Nature Communications Supplementary Fig. 3a;Results。

第一关是样本判断。研究把scTransMIL与多种方法放在同一基准上比较,并改变训练数据比例。原文从Accuracy、AUC和F1三个角度检验这一关;随着数据增加,scTransMIL的样本级表现得到改善,能够预测一个样本是癌症还是正常组织。


图4原文Fig. 2a按两行重排:左上Accuracy、右上AUC、左下F1、右下共享图例。横轴为训练数据比例。 来源:Nature Communications Fig. 2a。

更有意思的问题是:癌症通常会发生转移,而对于一个已经发生转移的样本,要预测出源发癌症才能让患者得到更精准的治疗,但是从转移后样本预测源发癌症本身就很困难。在scTransMIL研究中有一个例子,乳腺癌转移到其他部位后,模型还能识别它来自哪里吗?在37位患者、约40万个细胞的独立乳腺癌队列中,模型对原发和转移样本预测癌症来源,结果发现多数指向源发癌症,即乳腺癌。


图5左侧为中文解读;右侧为原文Fig. 3c完整桑基图,依次显示取样部位、原发/转移状态及癌种预测。保留所有预测分支,包括非BRCA分支;BRCA指乳腺癌。 来源:Nature Communications Fig. 3c。

第二关是细胞。把CNV注释与模型分数放到同一张细胞地图上,再比较ROC曲线,就能检验高分是否对应参考中的肿瘤细胞。以CNV推断注释作计算参考,scTransMIL的AUC为0.71,比较方法为0.67、0.58和0.56。这说明scTransMIL确实可以从样本回溯到细胞分辨率的疾病状态,也就是从一袋细胞中检测出恶性细胞。这个功能可以给精准医疗带来畅想:化疗会把正常细胞和癌细胞都杀死,如果能准确定位恶性细胞,就有机会避免正常细胞被损伤,减少患者的治疗痛苦。


图6原文Fig. 2f重排:上排左为CNV参考注释、右为细胞疾病相关分数,下排为ROC与AUC读数。两张地图使用同一细胞嵌入;蓝/橙对应参考正常/肿瘤,分数色标保留。来源:Nature Communications Fig. 2f。

一个甲状腺癌旁样本让结果更直观:组织结构接近正常,在病理图像层面并不能看出样本有癌变,模型却给出0.64的阳性预测分数,高分集中在具有癌前状态特征的上皮细胞。它提示了追踪稀少信号的可能性,单个案例体现了scTransMIL的早筛应用潜力。


图7上方为原文Fig. 2d样本预测热图,下方为Fig. 2e细胞分数面板及解读。热图包含全部9份样本和5种方法;细胞分数图对应Patient 5的癌旁样本。上皮细胞的解读来自论文的细胞类型对照分析。来源:Nature Communications Fig. 2d–e。

03

找到细胞之后,还能问到基因

传统差异分析常问:这个基因的表达量变了多少?scTransMIL的基因注意力多问了一层:放在整个表达模式中,它是否值得关注?在急性淋巴细胞白血病(ALL)中,模型提示了两种差异分析均未检出的BLK。BLK已有生物学研究支持,这里的价值是补充发现线索的路径,注意力排名本身不能证明因果。


图8 原文候选基因交集。Attention inference为注意力推断;Differential为差异表达分析。BLK已有生物学研究支持,并非本研究新发现的基因。 来源:Nature Communications Fig. 4g。

04

这些线索,能进一步走进实验室吗?

另一项发表于Advanced Science的独立研究,把问题带到了类风湿关节炎。研究者分析79份滑膜样本,结合scTransMIL、SCimilarity解释工具和双阈值策略,聚焦到OGT这个候选。


图9上方为联合分析流程解读,下方为原文Fig. 1D的排序变化(Delta order)。候选来自scTransMIL、SCimilarity及双阈值策略共同构成的流程。 来源:Advanced Science Fig. 1A–D。

接下来,证据接力从计算转向实验。患者组织显示了OGT的相关变化;细胞实验和成纤维样滑膜细胞特异性OGT敲除小鼠,进一步支持其致病作用。


图10原文Fig. 1G选取OGT与Merge通道,健康和RA两组均保留;未调整荧光强度或颜色。n=3,比例尺25 μm。 来源:Advanced Science Fig. 1G。

机制研究继续向下追:OGT介导的O-GlcNAc修饰稳定了SAP130,促使BTG2受到表观遗传抑制,推动滑膜细胞的异常行为。


图11上方为便于阅读的机制解读,下方为原文机制示意。来源:Advanced Science Fig. 5Q;Results。

团队还设计了AS1411-OSMI靶向降解分子。在关节炎小鼠中,干预减轻了病变,与依那西普联用产生额外获益。


图12原文Fig. 7B的曲线与图例分别放大后纵向排列。ETA为依那西普。结果限于小鼠模型,尚非人体疗效证据。来源:Advanced Science Fig. 7B。

除了评分变化,论文还提供了骨结构和组织染色等证据。下面保留全部原文对照组,展示小鼠骨结构结果。这一步仍属于临床前研究。


图13原文Fig. 7C保留全部八组,按每行四组、从左到右、从上到下排列。各组名称与原图对应;除Healthy外均为CIA关节炎模型。 来源:Advanced Science Fig. 7C。

05

让下一次实验,有更具体的问题

从“样本有病”,到“哪些细胞相关”,再到“哪些基因值得验证”,scTransMIL提供了一条逐层追问的路径。OGT案例则展示了计算线索如何与组织、细胞和动物实验接上。细胞高分不等于它就是癌细胞,候选基因也不等于已经确认的靶点。真正令人期待的是:面对越来越庞大的细胞数据,研究者能更有依据地决定,下一次实验该追哪条线索。

关注+星标,获取AI前沿进展与开源一线动态

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
评论员:C罗不该进入本世纪金球奖最佳五人名单

评论员:C罗不该进入本世纪金球奖最佳五人名单

懂球帝
2026-10-22 17:03:26
重大调整!两年来唯一获批地铁规划,终于要开工了

重大调整!两年来唯一获批地铁规划,终于要开工了

西部城市
2026-10-22 20:41:45
鸡蛋只排第八,蛋白质王者竟是厨房里最不起眼的它

鸡蛋只排第八,蛋白质王者竟是厨房里最不起眼的它

富贵说
2026-10-19 18:40:21
考公门槛变了!以前愁能不能考上,如今很多人连报名资格没有

考公门槛变了!以前愁能不能考上,如今很多人连报名资格没有

户外阿毽
2026-10-22 08:04:54
被拉横幅喊滚蛋,解约金白砸3000万!拉爵到底把曼联毁成了啥样?

被拉横幅喊滚蛋,解约金白砸3000万!拉爵到底把曼联毁成了啥样?

曹老师评球
2026-10-22 23:19:07
常规赛第三轮!辽宁男篮VS四川男篮,赛前带来辽宁男篮赵继伟、克里斯、库珀以及四川男篮黄荣奇的最新消息

常规赛第三轮!辽宁男篮VS四川男篮,赛前带来辽宁男篮赵继伟、克里斯、库珀以及四川男篮黄荣奇的最新消息

凯丰侃球
2026-10-23 05:03:00
他接受纪律审查和监察调查

他接受纪律审查和监察调查

锡望
2026-10-22 11:08:22
中方绝不接受,直接摊牌!

中方绝不接受,直接摊牌!

经点星娱
2026-10-21 20:39:29
大众新车官宣:10月24日正式上市,纯电续航755km

大众新车官宣:10月24日正式上市,纯电续航755km

科技阿维
2026-10-22 22:46:24
谢贤前女友Coco直播被说丑,本人回应:“姐都40岁了,把头发往下一放还是迷倒一大片的”

谢贤前女友Coco直播被说丑,本人回应:“姐都40岁了,把头发往下一放还是迷倒一大片的”

韩小娱
2026-09-04 05:54:22
消息称肯豆与雅各布进展太快,凯莉"有点嫉妒和挫败"

消息称肯豆与雅各布进展太快,凯莉"有点嫉妒和挫败"

山野有晚风
2026-10-22 21:38:47
正式官宣,WTT公布重要人事任命,中国乒乓美女被提拔,正式上岗担任总监职务

正式官宣,WTT公布重要人事任命,中国乒乓美女被提拔,正式上岗担任总监职务

青色雨音r
2026-10-22 13:40:39
公路车骑行服,熟女骑行穿搭,利落面料勾勒饱满曲线

公路车骑行服,熟女骑行穿搭,利落面料勾勒饱满曲线

只要高兴就好
2026-09-24 11:58:50
国际油价大幅收涨,布油主力合约涨3.77%

国际油价大幅收涨,布油主力合约涨3.77%

每日经济新闻
2026-10-23 06:00:06
10月20日俄乌最新:重大进展

10月20日俄乌最新:重大进展

西楼饮月
2026-10-20 21:36:25
为什么大家宁愿在路边等网约车,也不愿意去坐就在路边的出租车?

为什么大家宁愿在路边等网约车,也不愿意去坐就在路边的出租车?

抽象派大师
2026-10-20 08:10:46
外科医生多次被调岗直至放射科,劳动仲裁裁定医院恢复岗位;医院不服,起诉后辞退医生;律师说法

外科医生多次被调岗直至放射科,劳动仲裁裁定医院恢复岗位;医院不服,起诉后辞退医生;律师说法

大风新闻
2026-10-22 20:39:14
韩国国会揭开国足内讧黑幕:队长孙兴慜遭后辈孤立,纪律彻底崩盘

韩国国会揭开国足内讧黑幕:队长孙兴慜遭后辈孤立,纪律彻底崩盘

星耀国际足坛
2026-10-22 23:49:07
大众威然给出 14.29 万优惠!网友:这次真豁出去了

大众威然给出 14.29 万优惠!网友:这次真豁出去了

汽车网评
2026-10-22 14:12:10
山东青岛一路口出现各种品牌车辆掉头提示,4S店称是为方便顾客到店,当地交警:已要求限期拆除

山东青岛一路口出现各种品牌车辆掉头提示,4S店称是为方便顾客到店,当地交警:已要求限期拆除

大爱三湘
2026-10-22 21:50:06
2026-10-23 06:36:49
智猩猩
智猩猩
AI 技术内容与服务平台
265文章数 13关注度
往期回顾 全部

科技要闻

腾讯云谷歌紧急行动!互联网安全出大事

头条要闻

西藏那曲巴青7.0级地震已造成16人遇难 46人受伤

头条要闻

西藏那曲巴青7.0级地震已造成16人遇难 46人受伤

体育要闻

卢卡:伦德伯格,欢迎来到NBA

娱乐要闻

芭莎盛典,张小斐因救场实现口碑暴涨

财经要闻

宁德,跌成了一只红利股?

汽车要闻

搭城市NOA/续航555KM 捷达M6上市售7.98万起

态度原创

本地
数码
教育
公开课
军事航空

本地新闻

一场垂直登高赛跑出了"山城"的真正内核

数码要闻

黑峡谷推出WEEK系列全铝三模矮轴机械键盘:84/100双版本,539元起

教育要闻

提前封顶!北师大实验的神秘“东小院”,甩出新王炸!

公开课

李玫瑾:为什么性格比能力更重要?

军事要闻

泽连斯基"愿以领土换和平协议" 普京表态

无障碍浏览 进入关怀版