四川
AI虚拟细胞，又迎来重磅里程碑！
近日，融资10亿美元的AI+生物医药公司Xaira Therapeutics宣布，推出其首个虚拟细胞模型X-Cell。
该模型基于扩散模型打造，高达49亿参数，是迄今为止最大的虚拟细胞模型，各项性能全球领先。
团队表示， 顶级数据与新颖架构结合后，结果是让模型具有极强的零样本推理能力：
未见的细胞类型、未见的暴露，以及来自不同实验室使用不同技术的结果。
该研究的预印本论文已发布，文中分享了该工作的大量细节，以及验证过程。
公司表示， Xaira计划将部分模型及其底层数据提供给其他科学家。
可以说，AI虚拟细胞领域，又向前迈进了一步。
最强细胞模型诞生
为什么需要虚拟细胞？
很多时候，人们想知道吃某种药对身体有没有用，科学家也想知道 “改变某个基因或药物，细胞会出现什么情况”。
但细胞太复杂了。
同样是敲掉一个基因，在皮肤细胞里和在免疫细胞里的效果可能完全不一样；而且能干预的基因、细胞类型太多，不可能一个个做实验。
虚拟细胞模型就是为了这一愿景而来，仅仅通过在电脑上调整几个数据，我们就能知道细胞对不同干预后的反应。
为了打造该模型，团队打造了有史以来最大的全基因组扰动数据集X-Atlas/Pisces。
该数据集涵盖 2560 万个扰动单细胞转录组，涵盖 15.2 万 + 独特的扰动 - 环境组合，分布在七个生物多样性的细胞环境中，规模是 Xaira 之前数据集X-Atlas/Orion 的三倍多。
于是基于X-Atlas/Pisces， Xaira训练了虚拟细胞X-Cell。
这是一款扩散模型，通过迭代扩散过程模拟从对照状态到扰动状态的转录组转变，还融合多模态生物先验知识。
图： X-Cell模型框架
其数据规模相较于此前的细胞模型有了大幅度提升。
图：虚拟细胞参数规模
数据显示，X-Cell具有性能优势。
PearsonΔ核心指标，它专门用来衡量模型预测"扰动"效果的能力，X-Cell 较 STATE、scGPT 等现有最好模型提升最高 5 倍。
X-Cell还有较强的泛化能力。
例如，零样本的条件下，它成功预测激活态 Jurkat 细胞中 T 细胞失活扰动（如 CD3 复合物），准确识别 APPL2、LRBA 等潜在调控因子。
图： X-Cell区分了JurkatT细胞中的生理状态转变
X-Cell还具有 跨细胞类型迁移能力。对未见过的 iPSC 衍生黑素细胞祖细胞、多供体原代人 CD4+ T 细胞，零样本预测性能优于所有基线。
不仅如此，模型还具有预测从基因扰动预测信号通路和化学药物扰动效果，Tahoe-100M 药物数据集上 Pearson Δ 达 0.31（优于 STATE 的 0.22）。
预印本还表示，随着数据和模型容量的增加，性能可预测地提升，这对之后模型性能提升有重要意义。
能用来干什么？
很多人疑问，虚拟细胞能够用来干什么？
基础研究：它能帮助搞懂细胞运作规律，为基础生物学研究提供线索。
新药研发：可以先让模型预测 “关掉哪个基因能抑制癌细胞”，再针对性做实验，大大减少时间和成本。
精准治疗：比如同样一种药，模型能预测它在不同患者的细胞里效果如何，帮医生判断 这个患者适合用这个药。
事实上，很多大佬已经看到虚拟细胞的巨大潜力。
被誉为“女版巴菲特”木头姐，其创办的ARK Invest发布《Big Ideas》报告中，将虚拟细胞列为未来AI+生命科学最具有颠覆性的领域之一。
诺贝尔化学奖的Demis Hassabis曾表示，他的终极梦想之一是构建虚拟细胞，这将彻底改变生物学研究，可能需要长达10年的时间去实现。
扎克伯格旗下的陈-扎克伯格倡议（CZI）也正在将数亿美元投向虚拟细胞。该机构拥有全球最大的单细胞生物数据存储库之一。
为了这一宏大目标，全球多个组织和公司正积极探索AI虚拟细胞的构建与优化。
模型层面，近年来涌现了多个单细胞大模型，以及整合生命分子的生物学基础大模型，都极大地促进了技术突破与发展。
图：单细胞以及生物学基础大模型
Xaira：AI制药梦之队
此次打造X-Cell的团队，也是AI制药公司Xaira Therapeutics成立2年来的重磅成果。
Xaira究竟是何方神圣？这家公司成立之初就获得10亿美元支持，轰动业界。
公司成立于2024年4月，其创始人、高管、投资人、顾问都是生命科学领域的顶级阵容，希望打造下一个颠覆生命科学行业的公司。
Xaira的使命是运用人工智能技术，创造下一个基因泰克。
公司科学联合创始人为诺贝尔化学奖得主、华盛顿大学蛋白质设计研究所所长David Baker博士，该实验室设计了多个全球领先的基于蛋白质的药物开发模型，多位博士生全职加入了Xaira Therapeutics。
公司的首席执行官Marc Tessier-Lavigne是前斯坦福校长，他还曾任基因泰克首席科学官。另一位联合创始人Hetu Kamisetty 博士，他曾供职于Meta和蛋白质设计研究所。
左：Marc Tessier-Lavigne；右：David Baker
去年4月， Xaira 宣布任命多伦多大学顶尖 AI 学者Bo Wang为生物医学 AI 负责人，也是上述项目的主要负责人。
这家最强初创则获得包括ARCH、Foresite Labs、F-Prime、NEA、红杉资本、Lux Capital、Lightspeed Venture Partners、Menlo 、 Ventures、Two Sigma Ventures、帕克癌症免疫治疗研究所 (PICI)、拜耳、Rsquared 和 SV Angel 等一众海外顶级投资机构的支持......
其中，著名的生物医药风险投资基金ARCH Venture Partners，押上了其成立以来的最大赌注，向该公司投了2亿美元。
这样豪华的团队，正在引领AI+生物学的下一个圣杯。
—The End—
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