基于子任务分解的单细胞基因扰动预测模型STAMP
基因功能的解析在理解生物学过程、疾病机制和新药研发中至关重要。单细胞遗传扰动测序技术，如Perturb-seq和CROP-seq，正逐渐成为研究基因功能的新工具。这些技术能够在单细胞层面上检测特定基因扰动后细胞的转录谱变化，帮助我们关联基因扰动与表型，进而开发新的干预和治疗方法。然而，基因扰动组合的潜在空间极为庞大，依靠传统的暴力搜索方法进行实验探索显得不切实际。此外，单细胞扰动测序技术的发展仍处于早期阶段，测序成本高昂，限制了对多细胞系的扰动数据获取。因此，亟需开发普适性强、适用于多种场景的单细胞扰动预测模型，以推动基因功能及其复杂调控关系的深入研究。
目前，单细胞扰动预测的主流方法可分为三类。第一类是基于基因调控网络的预测模型，如CellOracle和SCENIC+，但其准确性受到调控网络构建的限制;第二类是扰动表征方法，如CPA和GEARS，虽然在单基因和多基因扰动上有效，但在多细胞系的泛化能力上仍存在不足;第三类则是基于单细胞大模型的方法，如scGPT、Geneformer和scBERT，这类方法具有广泛的基因表征能力，然而，缺乏对扰动预测性能的系统评估，且与简单线性模型相比，效果并不显著。因此，系统评估现有的单细胞扰动预测方法并发展新的普适策略显得尤为重要。
近期，同济大学生命科学与技术学院的研究团队在《Nature Computational Science》上发表了题为《Toward subtask-decomposition-based learning and benchmarking for predicting genetic perturbation outcomes and beyond》的论文，提出了一种新的单细胞扰动预测AI框架STAMP(SubTAsk decomposition Modeling for genetic Perturbation prediction)。该框架通过子任务分解的方式提升和评估模型在单基因、多个基因和跨细胞系扰动中的泛化能力，进一步推动单细胞扰动组学的智能解析和应用。
单细胞扰动数据通常存在高维度、高噪声和强稀疏性等特点，直接建模面临挑战。STAMP将扰动预测问题分解为三个层级的子问题：识别受扰动后的差异基因、鉴定差异基因表达变化方向及量化基因表达变化的数值。通过这样的分而治之策略，STAMP建立了一种有效的计算模型，具有较高的灵活性和普适性。
在第一个子任务中，STAMP通过学习基因表征空间到扰动后差异基因空间的映射，预测扰动后的差异基因。这一过程提升了后续子任务中的信噪比。在第二个子任务中，STAMP学习基因表征空间与扰动后基因表达变化方向空间的映射，进一步刻画基因的调控轨迹。第三个子任务在前两个子任务的基础上定量预测受扰动后差异基因的具体表达变化值。STAMP采用多任务学习的形式优化模型，同时具备插件特性，能够与各种单细胞大模型兼容，以便进行基因扰动预测。
研究团队在多个测试场景下评估了STAMP与其他主流模型的表现。结果显示，结合scGPT的基因表征与STAMP的框架，展现出了卓越的性能。该团队还将scGPT+STAMP应用于关键调控基因的识别和基因互作的探究，证明了子任务分解策略在小样本学习和基因互作识别中的有效性。
总的来说，STAMP作为一种创新的单细胞扰动预测模型，以子任务分解的方式提升了模型的泛化能力和适用性。这一框架不仅为现有研究提供了新的思路，也为单细胞扰动组学的智能解析及精准医学的研究开辟了新路径。刘琦教授团队近期还开发了PerturBase，这是领域内首个全面的单细胞扰动组学数据平台，预计将进一步推动数据驱动的精准医学研究。
温馨提示：医疗科普知识仅供参考，不作诊断依据；无行医资格切勿自行操作，若有不适请到医院就诊。
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皮肤癌能治好吗
回答：皮肤癌是一种常见的恶性肿瘤，通常由皮肤黑色素细胞或角质细胞发展而来。随着环境污染加剧以及紫外线照射增加，皮肤癌的发病率也在逐渐上升。在人们对皮肤癌的认知逐渐提高的同时，有关皮肤癌能否治愈的问题也备受关注。 治疗皮肤癌的方法取决于癌症类型、病变程度和患者的整体健康状况。以下是一些常见的皮肤癌治疗方法： 1. 手术：手术是治疗早期皮肤癌的主要方法。通过手术，医生可以将肿瘤组织完全切除，以确保癌细胞不再扩散。 2. 化疗：化疗是使用药物来杀死恶性肿瘤细胞的治疗方法。化疗通常用于治疗侵袭性皮肤癌或转移性皮肤癌。 3. 放疗：放射治疗利用高能辐射来破坏肿瘤细胞的DNA，从而阻止其生长和扩散。 4. 靶向治疗：针对皮肤癌中特定的蛋白质或基因变异进行治疗，以阻断癌细胞的生长和扩散。 尽管皮肤癌的治疗方法日益完善，但预防仍然是关键。以下是一些预防皮肤癌的关键措施： 1. 避免长时间暴露在紫外线下：紫外线是引发皮肤癌的主要因素之一，因此应尽量避免在阳光下长时间暴露皮肤。 2. 定期检查皮肤：定期检查皮肤上是否出现异常斑块、痣或肿块，及时发现皮肤癌的征兆并寻求医疗帮助。 3. 使用防晒霜：出门时应涂抹防晒霜，选择SPF值较高的防晒霜，以减少紫外线对皮肤的伤害。 4. 营养均衡：保持健康的饮食习惯，摄入大量蔬菜、水果和全谷类食物，有助于提高免疫力，降低罹患皮肤癌的风险。 综上所述，尽管皮肤癌是一种常见的恶性肿瘤，但通过及时的治疗和预防措施，大部分皮肤癌患者仍有望治愈。关键在于早期发现、早期诊断和科学的治疗方法，同时加强预防意识，减少患病风险，更好地保护自己的皮肤健康。希望随着医学技术的不断进步，我们能够更好地对抗皮肤癌，为健康的未来努力。 -
脱疽的传染性如何
回答：脱疽，又称为“脱指疽”或“坏疽”，通常是指因血液循环障碍、细菌感染或其他病理因素而导致的组织坏死现象。脱疽多发生于四肢，患者会经历严重的疼痛、皮肤变色、溃烂等症状，严重时可能导致肢体截肢。尽管脱疽的后果非常严重，但它的传染性是一个备受关注的话题。 脱疽的类型 脱疽可以根据其病因分为以下几种类型： 1. 缺血性脱疽：由于血液供应不足造成的组织坏死，常见于糖尿病患者、动脉硬化患者。 2. 感染性脱疽：通常由细菌、真菌等微生物引起，如气性坏疽、坏死性筋膜炎等。 3. 毒素性脱疽：某些毒素（如威克尔-巴赫特菌毒素）引起的组织死亡。 脱疽的传染性 关于脱疽的传染性，重要的一点是，脱疽本身并不是一种传染病。其主要病因多与自身的基础疾病、外伤、感染等因素有关。以下是几个需要了解的要点： 1. 脱疽的病理生理机制：脱疽发生的关键在于血液循环问题或局部感染，而这些病理变化通常不是由传染性病原微生物直接引起的。例如，糖尿病患者的外周血管病变，可能导致局部缺血，从而发展为脱疽。 2. 感染的风险：尽管脱疽本身不具有传染性，但如果是由感染引起的脱疽，感染源可以传染给他人。例如，细菌感染可能通过接触传播，因此，患者的伤口理应保持清洁，以防止细菌扩散。 3. 环境因素：在某些情况下，脱疽患者的伤口可能暴露于病原微生物的环境中（如潮湿或不卫生的液体），这可能进一步加重感染而非其自身的传染。 4. 预防措施：对于高危人群（如糖尿病患者、血管疾病患者等），提供适当的医疗干预和护理非常重要，以减少脱疽发生的风险。同时，加强个人卫生意识，定期检查身体现状，有助于早期发现和干预潜在病症，从而避免严重后果。 结论 综上所述，脱疽并不具有传染性，其主要原因常与个体的健康状态和外部环境有关。伴随脱疽的细菌感染则可能具备一定的传染性，尤其是在不注意卫生的情况下。理解脱疽的机制以及保持良好的卫生习惯，对于预防和控制其发生至关重要。对于有脱疽风险的患者，应定期进行医学评估，并在医生指导下进行必要的预防和治疗。 -
自身免疫性肝炎的原因是什么
回答：自身免疫性肝炎是一种由人体免疫系统错误地攻击健康肝脏组织而引起的疾病。这种自身免疫性疾病影响着越来越多的人，特别是妇女。尽管我们对于自身免疫性肝炎的确切原因还没有完全了解，但研究表明多种因素可能导致这种疾病的发展。 首先，遗传因素在自身免疫性肝炎的发病机制中起着重要作用。家族史中有自身免疫性疾病的人更容易患上这种疾病，这表明遗传因素在疾病发展中发挥着一定的作用。研究人员还发现，某些特定的基因变异可能增加一个人患上自身免疫性肝炎的风险。 其次，环境因素也被认为是自身免疫性肝炎的发病原因之一。过度或异常的免疫反应可能与环境中的某些触发物质有关。例如，病毒感染、某些药物、化学物质以及饮食习惯等因素都可能触发免疫系统对肝脏组织的攻击，并最终导致自身免疫性肝炎的发作。 另外，免疫系统失调也是自身免疫性肝炎发生的重要原因之一。正常情况下，免疫系统能够识别并攻击感染体或异物，但在自身免疫性疾病中，免疫系统却错误地攻击健康组织，包括肝脏组织。这可能是由于免疫系统的混乱，导致免疫细胞攻击自身组织而非病原体。 总的来说，自身免疫性肝炎的发病机制是一个复杂的过程，受遗传、环境和免疫系统等多种因素的影响。虽然我们对这种疾病的发病原因还有很多不明确之处，但通过持续的科学研究和临床实践，我们有望更好地理解自身免疫性肝炎的发病机制，并寻找更有效的治疗方法，帮助患者减轻病痛，提高生活质量。希望未来的研究能够为自身免疫性肝炎的防治带来新的突破和希望。 -
疱疹性咽炎如何避免反复感染
回答：疱疹性咽炎是由疱疹病毒（通常是单纯疱疹病毒）感染引起的一种咽喉炎症。这种疾病常见于儿童和青少年，但成年人也可能受到影响。疱疹性咽炎不仅会造成身体的不适，还会影响生活质量。因此，了解如何避免反复感染是非常重要的。以下是一些有效的预防措施。 1. 保持良好的卫生习惯 保持良好的个人卫生习惯是预防疱疹性咽炎的第一步。 勤洗手：经常用肥皂和流水洗手，特别是在用餐前、上厕所后和接触公共物品后。 避免共用个人物品：如牙刷、餐具、饮水杯等，以减少交叉感染的风险。 2. 增强免疫系统 一个强健的免疫系统能够抵御病菌的侵袭。以下是一些增强免疫力的建议： 均衡饮食：摄取丰富的水果、蔬菜、全谷物和高质量的蛋白质，确保摄入充足的维生素和矿物质。 保证充足的睡眠：每晚应确保7至8小时的优质睡眠，以帮助身体恢复和增强免疫力。 适量运动：规律的锻炼可以增强体力和提高免疫功能。 3. 避免诱发因素 疱疹性咽炎的复发常常与一些诱因有关。了解这些诱因可以帮助你更好地避免感染： 避免紧张和焦虑：心理压力可能会降低免疫力，导致病毒复发。尝试放松身心，进行瑜伽、冥想或深呼吸练习。 避免感冒和流感：这些病毒感染会削弱免疫系统，使你更容易受到疱疹病毒的影响。接种流感疫苗和 COVID-19 疫苗可以降低感染风险。 保护喉咙：在气候寒冷或污染严重的环境中，可以佩戴围巾保护喉咙，避免过冷或受刺激。 4. 注意饮食和生活方式 某些食物和生活方式可能会影响疱疹的复发情况： 避免高糖和高脂肪的食物：这些食物可能导致免疫力下降。 减少酒精和咖啡因的摄入：这些物质可能导致身体脱水，影响免疫系统的正常运作。 保持水分：每天饮用足够的水，以保持身体的水分，有助于缓解喉咙不适。 5. 积极治疗 如果你曾经感染过疱疹性咽炎，在出现症状时应尽早就医： 遵循医生建议：如果被诊断为疱疹性咽炎，遵循医生的治疗方案，包括抗病毒药物的使用。 定期复查：如有复发历史，定期到医院进行检查和咨询，获取专业的指导。 6. 教育和预防意识 提高周围人的意识也有助于减少疱疹性咽炎的传播： 宣传知识：让身边的人了解疱疹性咽炎的传播途径和预防措施。 注意症状：如出现喉咙痛、水泡等症状，及时就医并避免与他人亲密接触。 预防疱疹性咽炎的关键在于保持良好的卫生习惯、增强免疫力、避免诱发因素以及积极接受治疗。通过采取这些措施，可以有效减少疱疹性咽炎的复发风险，保障身体健康。 -
系统性红斑狼疮的并发症有哪些
回答：系统性红斑狼疮（Systemic Lupus Erythematosus，SLE）是一种自身免疫性疾病，它会引起机体免疫系统的异常活化，导致免疫系统攻击自身组织和器官。除了引起关节炎、皮肤病变和脏器损害等症状外，系统性红斑狼疮还可能引发多种并发症，给患者的生活造成极大困扰。 首先，系统性红斑狼疮患者最常见的并发症之一是肾脏损害，即系统性红斑狼疮肾炎。这一并发症可能导致肾小球肾炎、间质性肾炎等，严重时甚至发展为慢性肾功能衰竭，需要进行透析或肾移植来维持生命。 其次，心血管系统并发症也是系统性红斑狼疯患者需要警惕的问题。研究表明，患有SLE的患者患心血管疾病的风险明显增加，可能出现心肌炎、心包炎、冠状动脉炎等症状，严重时会引发心脏衰竭或心梗等危及生命的情况。 此外，系统性红斑狼疮还可能导致神经系统并发症，如脑膜炎、脑炎、脑血管疾病等，患者可能出现头痛、意识障碍、失语、肢体无力等症状。这些神经系统并发症会影响患者的日常生活和工作，严重影响生活质量。 另外，系统性红斑狼疯还可能引发血液系统并发症，如贫血、血小板减少、白细胞减少等。这些血液系统并发症会导致患者出现乏力、出血倾向、易感染等症状，需要及时进行相关治疗以避免病情进一步恶化。 总的来说，系统性红斑狼疯的并发症种类繁多，涉及到多个器官和系统，严重影响患者的生活质量和健康状况。因此，对于SLE患者来说，除了积极治疗基础疾病外，也需要定期体检、密切关注自身健康状况，避免并发症的发生，提高生活质量，尽早干预治疗，提升生活质量。 -
尖锐湿疣能通过口交传播吗
回答：尖锐湿疣（也称为生殖器疣）是一种常见的性传播疾病，通常由人类乳头瘤病毒（HPV）感染引起。关于尖锐湿疣的传播方式，有许多误解和不确定性，其中一个常见的问题是：尖锐湿疣是否可以通过口交传播？ 首先，我们需要了解 HPV 的传播途径。HPV 是一类病毒，它主要通过皮肤与皮肤之间的直接接触传播，包括性接触、接触感染物品等。虽然通常人们认为尖锐湿疣主要通过性接触传播，但实际上，根据医学研究，尖锐湿疣也可能通过口交传播，尤其是当感染部位在口腔或喉部时。 在口交过程中，如果一个感染了 HPV 的人与健康者进行口腔接触，就有传播 HPV 的风险。虽然一些研究表明，口交传播 HPV 的风险相对较低，但并不意味着没有传播的可能性。此外，HPV 可能会在口腔黏膜或喉部区域引起感染，导致尖锐湿疣的发展。 因此，尽管口交传播尖锐湿疣的风险较低，但并不能完全排除这种可能性。为了减少感染的风险，建议以下几点： 1. 使用避孕套：无论是性交还是口交，正确使用避孕套可以降低感染尖锐湿疣和其他性传播疾病的风险。 2. 定期检查：定期进行性疾病筛查和检查可以帮助早期发现可能的感染病例。 3. 教育宣传：加强公众对性传播疾病的认识和预防意识，包括口交传播尖锐湿疣的风险。 总的来说，尖锐湿疣虽然主要通过性接触传播，但口交也可能是传播的途径之一。通过加强教育、意识和预防措施，可以帮助减少尖锐湿疣的传播风险，维护个人和公共健康。如果有任何疑问或担忧，建议及时咨询医务人员进行进一步咨询和检查。希望通过这篇文章可以增加大家对尖锐湿疣传播方式的认识，促进性健康意识的提高。
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