Deconvolution of polygenic risk score in single cells unravels cellular and molecular heterogeneity of complex human diseases
Notice bibliographique
Résumé
Polygenic risk scores (PRSs) are commonly used for predicting an individual's genetic risk of complex diseases. Yet, their implication for disease pathogenesis remains largely limited. Here, we introduce scPRS, a geometric deep learning model that constructs single-cell-resolved PRS leveraging reference single-cell chromatin accessibility profiling data to enhance biological discovery as well as disease prediction. Real-world applications across multiple complex diseases, including type 2 diabetes (T2D), hypertrophic cardiomyopathy (HCM), and Alzheimer's disease (AD), showcase the superior prediction power of scPRS compared to traditional PRS methods. Importantly, scPRS not only predicts disease risk but also uncovers disease-relevant cells, such as hormone-high alpha and beta cells for T2D, cardiomyocytes and pericytes for HCM, and astrocytes, microglia and oligodendrocyte progenitor cells for AD. Facilitated by a layered multi-omic analysis, scPRS further identifies cell-type-specific genetic underpinnings, linking disease-associated genetic variants to gene regulation within corresponding cell types. We substantiate the disease relevance of scPRS-prioritized HCM genes and demonstrate that the suppression of these genes in HCM cardiomyocytes is rescued by Mavacamten treatment. Additionally, we establish a novel microglia-specific regulatory relationship between the AD risk variant rs7922621 and its target genes ANXA11 and TSPAN14 . We further illustrate the detrimental effects of suppressing these two genes on microglia phagocytosis. Our work provides a multi-tasking, interpretable framework for precise disease prediction and systematic investigation of the genetic, cellular, and molecular basis of complex diseases, laying the methodological foundation for single-cell genetics.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».