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Enregistrement W4416889585 · doi:10.1101/2025.11.27.691023

scE <sup>2</sup> TM improves single-cell embedding interpretability and reveals cellular perturbation signatures

2025· preprint· W4416889585 sur OpenAlexaff
Hegang Chen, Yanqin Lu, Yifan Zhao, Zhiming Dai, Fu Lee Wang, Qing Li, Yanghui Rao, Yue Li

Notice bibliographique

RevuebioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory) · 2025
Typepreprint
Langue
DomaineBiochemistry, Genetics and Molecular Biology
ThématiqueSingle-cell and spatial transcriptomics
Établissements canadiensMcGill University
Organismes subventionnairesNational Natural Science Foundation of China
Mots-clésInterpretabilityEmbeddingMirroringCluster analysisBiological dataSystems biologyInterpretation (philosophy)

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract Single-cell RNA sequencing technologies have revolutionized our understanding of cellular heterogeneity, yet computational methods often struggle to balance performance with biological interpretability. Embedded topic models have been widely used for interpretable single-cell embedding learning. However, these models suffer from the potential problem of interpretation collapse, where topics semantically collapse towards each other, resulting in redundant topics and incomplete capture of biological variation. Furthermore, the rise of single-cell foundation models creates opportunities to harness external biological knowledge for guiding model embeddings. Here, we present scE 2 TM, an external knowledge-guided embedded topic model that provides a high-quality cell embedding and interpretation for scRNA-seq analysis. Through embedding clustering regularization method, each topic is constrained to be the center of a separately aggregated gene cluster, enabling it to capture unique biological information. Across 20 scRNA-seq datasets, scE 2 TM achieves superior clustering performance compared with seven state-of-the-art methods. A comprehensive interpretability benchmark further shows that scE 2 TM-learned topics exhibit higher diversity and stronger consistency with underlying biological pathways. Modeling interferon-stimulated PBMCs, scE 2 TM simulates topic perturbations that drive control cells toward stimulated-like transcriptional states, faithfully mirroring experimental interferon responses. In melanoma, scE 2 TM identifies malignant-specific topics and extrapolates them to unseen patient data, revealing gene programs associated with patient survival.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,003
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,004
Score d'incertitude au seuil0,013

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,003
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0040,002

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.

Tête enseignante Opus0,009
Tête enseignante GPT0,208
Écart entre enseignants0,200 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreMéthodes

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2025
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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