深圳华大等开发AI“解码器”SpaSEG,空间转录组研究的革命性突破!

AI快讯9小时前发布 ai-tab
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🌟 产品介绍

深圳华大生命科学研究院联合基因组多维解析技术全国重点实验室,于2025年7月推出全球首个基于深度学习的空间转录组多任务分析工具——SpaSEG。这项突破性成果发表于国际顶级期刊《Genome Biology》,被学界称为“生命组织的卫星地图解码器” 。

传统空间转录组技术虽能捕获基因表达的空间位置信息,但面临数据量爆炸(单样本超52万数据点)、平台兼容性差(Visium/Stereo-seq等平台数据格式不一)、分析效率低三大瓶颈。SpaSEG通过卷积神经网络(CNN)的图像化处理技术,将基因表达数据转化为“空间图谱”,实现一键式多任务分析,彻底改变研究范式 。


🧑 适用人群

用户群体典型应用场景
生物医学研究者肿瘤微环境解析、胚胎发育机制研究
临床病理医生癌症异质性诊断、病理切片3D重建
药物研发团队靶点基因定位、细胞互作网络分析

⚙️ 核心功能与技术原理

功能模块技术实现原理应用价值
跨平台结构域识别将基因表达数据转为类图像张量,通过CNN边界优化算法识别连续空间域兼容Stereo-seq/Visium等平台,精度提升30%
超大规模数据处理无监督双损失函数设计(交叉熵+边界强度损失),支持GPU并行计算52万数据点处理速度比Leiden快2.5倍
多切片3D重建基于空间坐标与表达模式的对齐算法,无需额外配准工具小鼠嗅球解剖结构对齐精度提升20%-30%
空间可变基因检测结合主成分分析(PCA)与差异表达模型小鼠胚胎中发现252个功能基因
细胞互作网络解析整合配体-受体数据库(如CellPhoneDB),量化共定位信号强度揭示乳腺癌免疫逃逸机制

💡 技术突破点:首次将图像分割理念引入空间转录组,用CNN处理非结构化空间数据,解决传统聚类方法导致的“结构域碎片化”问题 。


🛠️ 工具使用技巧

  1. 数据预处理优化

    • 对Stereo-seq数据建议采用Bin50分辨率(平衡精度与速度)
    • 使用z-score标准化消除平台间表达量差异
  2. 多任务串联策略
    推荐工作流:
    结构域识别 → 空间基因筛选 → 切片整合 → 细胞互作推断
    例如乳腺癌研究中,先划分肿瘤-免疫边界,再定位PD-1/PD-L1表达热点 。

  3. 3D建模避坑指南

    • 相邻切片重叠区域需≥15%,否则影响配准精度
    • 使用Stereopy内置可视化工具验证空间对齐效果
  4. 资源节省技巧

    • 超大规模数据(>20万点)启用batch_size=512参数
    • 优先选择FP16半精度计算模式

🔗 访问地址


🌈 空间转录组技术正从“看见基因”走向“理解生命”。SpaSEG这类AI工具的出现,让科学家离破解细胞社交密码又近了一步!无论是探索肿瘤微环境的“暗黑森林”,还是追踪胚胎发育的“生命地图”,这台基因定位仪都将成为不可或缺的导航设备。


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