Accurate Spatial Heterogeneity Dissection and Gene Regulation Interpretation for Spatial Transcriptomics using Dual Graph Contrastive Learning
Notice bibliographique
Résumé
Recent advances in spatial transcriptomics have enabled simultaneous preservation of high-throughput gene expression profiles and the spatial context, enabling high-resolution exploration of distinct regional characterization in tissue. To effectively understand the underlying biological mechanisms within tissue microenvironments, there is a requisite for methods that can accurately capture external spatial heterogeneity and interpret internal gene regulation from spatial transcriptomics data. However, current methods for region identification often lack the simultaneous characterizing of spatial structure and gene regulation, thereby limiting the ability of spatial dissection and gene interpretation. Here, stDCL is developed, a dual graph contrastive learning method to identify spatial domains and interpret gene regulation in spatial transcriptomics data. stDCL adaptively incorporates gene expression data and spatial information via a graph embedding autoencoder, thereby preserving critical information within the latent embedding representations. In addition, dual graph contrastive learning is proposed to train the model, ensuring that the latent embedding representation closely resembles the actual spatial distribution and exhibits cluster similarity. Benchmarking stDCL against other state-of-the-art clustering methods using complex cortex datasets demonstrates its superior accuracy and effectiveness in identifying spatial domains. Our analysis of the imputation matrices generated by stDCL reveals its capability to reconstruct spatial hierarchical structures and refine differential expression assessment. Furthermore, it is demonstrated that the versatility of stDCL in interpretability of gene regulation, spatial heterogeneity at high resolution, and embryonic developmental patterns. In addition, it is also showed that stDCL can successfully annotate disease-associated astrocyte subtypes in Alzheimer's disease and unravel multiple relevant pathways and regulatory mechanisms.
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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) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 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 ».