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Enregistrement W7126049133 · doi:10.1109/bibm66473.2025.11356473

HeteroGraphNet: A Ligand–Receptor Informed, Heterophily-Adapted Graph Neural Network for Cell Type Prediction in scRNA-Seq Data

2025· article· W7126049133 sur OpenAlexaff
Mahshad Hashemi, Sharjeel Mustafa, Alioune Ngom, Luis Rueda

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typearticle
Langue
DomaineBiochemistry, Genetics and Molecular Biology
ThématiqueSingle-cell and spatial transcriptomics
Établissements canadiensUniversity of Windsor
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésScalabilityPerceptronBiological dataBiological networkGraphArtificial neural networkCosine similarityDomain (mathematical analysis)Network topology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Graph Neural Networks (GNNs) have emerged as powerful tools for modeling complex relational data, yet most existing architectures assume homophily-where connected nodes share similar features-an assumption that does not hold in many biological systems. In single-cell RNA sequencing (scRNA-seq) data, intercellular communication networks often exhibit heterophily, with meaningful interactions occurring between dissimilar cell types. Moreover, conventional graph construction in this domain frequently relies on arbitrary similarity thresholds, overlooking biologically validated interaction pathways. We address these limitations with HeteroGraphNet, a heterophily-adapted GNN that incorporates ligand-receptor ($\mathbf{L}-\mathbf{R}$) interactions inferred from scRNA-seq data using LIANA to construct biologically grounded cell-cell graphs. Our model combines a bi-kernel aggregation mechanism-capable of capturing both homophilic and heterophilic signals-with cosine similarity-guided adaptive random walks that dynamically update neighborhoods during training. We further mitigate class imbalance through weighted loss functions, ensuring robust performance across underrepresented cell types. Across six scRNA-seq datasets, HeteroGraphNet consistently outperforms a multi-layer perceptron (MLP), four standard GNNs (GCN, GAT, GraphSAGE, MixHop), and two heterophily-specific GNNs (H2GCN, GBK-GNN), with especially strong gains on low-homophily graphs. These results demonstrate that incorporating ligand-receptor-informed connectivity with adaptive neighborhood exploration enables more accurate and biologically meaningful cell type prediction in heterogeneous single-cell interaction networks, offering a scalable framework for broader biological network analysis.

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)0,001
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 enseignants0,016
Score d'incertitude au seuil0,032

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0020,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,001

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 Opus0,027
Tête enseignante GPT0,263
Écart entre enseignants0,236 · 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
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Résumé présentoui

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