正在众细胞生物体中，虽然扫数细胞共享一致的基因组，但因为内部基因调控搜集的分别以及与边缘微处境中相邻细胞的外部信号互换，它们正在样子、基因外达和功用上映现出明显的众样性。相邻的分别品种细胞之间再通过繁复的互相影响，造成肯定功用的结构模块。近年来，跟着空间转录组时间的持续发达，切磋者可以正在单细胞阔别率下获取细胞的基因外达谱，同时保存细胞正在结构内的空间地点讯息。是以，若何有用地诈欺这些空间地点讯息来揭示繁复结构中细胞的空间陈列形式和相干的生物学功用，即识别空间细胞亚型和展现结构模块，是空间转录组数据领悟的主旨义务。

　　目前空间转录组数据领悟面对以下两方面困难：1）看待空间细胞类型的识别，很众切磋仅利用细胞基因外达谱而忽略细胞的空间地点讯息。然而，近年来的切磋剖明底本被以为是同质性的细胞类型，遵照其正在结构中的地点，可能进一步细分为众个亚型。

　　2）看待结构模块的展现，现时的技巧首要基于结构内区域的基因空间外达形式的同等性来展现结构模块。然而，组成结构的分别细胞的基因外达特点能够高度异质化，这些技巧未能充溢诈欺最新的单细胞阔别率的空间转录组数据中细胞类型的讯息。

　　SPACE利用图自编码器框架来练习低维的细胞嵌入，该细胞嵌入形容了空间转录组数据中每个细胞本身的基因外达讯息以及其与空间左近细胞的互相影响讯息（是以称该细胞嵌入为细胞-细胞互相影响感知的细胞嵌入，cell-cell interaction-aware cell embedding）。正在该细胞嵌入根底上，SPACE再通过聚类算法识别空间细胞亚型和展现结构模块。SPACE首要正在以下两个方面区别于现有技巧。起首，SPACE通过两个独立的解码注重构细胞本身的基因外达谱和空间左近图华体会体育官方。其次，SPACE界说了一个感知场比率α，该系数断定了基因外达谱重筑耗费与空间左近图重构耗费的相对权重。这种可调解的系数使SPACE可以将模子的优化重心（遵照完全切磋必要）转向夸大所领悟细胞本身的基因外达特点或空间左近细胞的结构讯息，从而识别空间细胞亚型或展现细胞群落，即一种具有可辨识界限且构成细胞类型空间漫衍的结构模块。通过利用众个空间转录组数据集对SPACE实行测试，可能剖明SPACE展现的细胞群落与人工标注的结构构造正在空间漫衍特点上彷佛。希罕地，细胞群落是由其所构成的细胞间彷佛的近端互相影响搜集而不是同等的基因空间外达形式来界说的。这种细胞间的近端互相影响搜集可能用于优化基于配体-受体的细胞通信猜度，从而革新对生物进程中细胞间信号转达与调控的解读。

　　综上所述，该切磋中，切磋者们斥地了一个可能从单细胞阔别率的空间转录组数据中识别空间细胞类型和展现结构模块空间转录组数据人工智能领悟器材SPACE。SPACE可用于大界限的空间转录组切磋，以理会空间左近细胞之间的互相影响是若何影响细胞类型和结构模块生物学功用的。

　　清华大学性命科学学院/北京生物构造前沿切磋中央张强锋副教育为本文通信作家，清华大学性命科学学院2019级博士生李雨哲和博士后张劲松为该论文联合第一作家，沙特阿卜杜拉邦王科技大学企图生物学科研中央主任，前百图生科（BioMap）切磋院主任AI科学家高欣教育参预配合切磋。本事务获得邦度重心切磋发达安置专项、邦度自然科学基金、北京生物构造前沿切磋中央、清华-北大性命科学合伙中央、清华大学企图平台、上海期智切磋院和阿卜杜拉邦王科技大学切磋处理办公室的撑持。

　　原题目：《【科技前沿】Cell Systems 张强锋课题组斥地SPACE用于空间转录组数据领悟》

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