产品解读 · 2026-10-07

只用 10% 的实验数据,CT-Perturb 就能逼近全量药物筛选模型

CellType 发布扰动预测模型 CT-Perturb:新细胞系只测 10% 的条件,精度恢复到全量实测的 82%;在没见过的药物-细胞组合上,得分是最强经典基线的 2.4 倍。

2026 年 10 月 6 日,CellType 发布 CT-Perturb:一个用语言模型预测细胞如何响应扰动的筛选系统。官方最硬的一组数字是:一个新细胞系只测 10% 的条件,模型预测剩下的 90%,得分恢复到全量实测的 82%。 但在药物筛选这个行业,官方数字从来都要拆开看。

但拆开之后,数字仍然成立。在完全没见过的药物-细胞组合上,CT-Perturb 的预测与实测结果的秩相关系数达到 0.594,九个经典基线里最强的交互模型只有 0.246。 前者是后者的 2.4 倍。

10%
新细胞系实测条件比例
82%
恢复到全量实测的分数
0.594
留出组合秩相关 · 最强基线 0.246
2.4×
相对最强经典基线
CT-Perturb 发布海报
CT-Perturb 发布海报:"Screen beyond the lab"(图源:CellType 官方博客)
01

一张永远填不满的网格

药物筛选的数学题很残酷。扰动(化合物、基因敲除、细胞因子)乘以细胞上下文,再乘以剂量和时间点,一个中等规模的库就能膨胀到数百万个条件,每个条件都是一次全基因组范围的表达测量。 没有实验室跑得完,但每个项目都得在这张网格上做决策。

所以筛选团队真正做的,是测一小条、赌剩下的部分。大约九成进入一期临床的药物最终拿不到批准,而这些项目全都起步于一张只测了一部分的网格。但对未测量部分的估计每准一分,买回来的时间就以月计。

筛选网格
筛选网格:扰动 × 细胞上下文 × 剂量 × 时间,每个条件都是一次全基因组表达变化(图源:CellType 官方博客)

更麻烦的是,真实生物学比培养皿复杂得多。肿瘤细胞泡在免疫微环境的细胞因子里,患者带着各自的遗传背景,治疗越来越多地以组合形式出现。每加一个因素,网格就再乘一倍。 化合物乘细胞系已经填不满,再加上细胞因子、基因敲除、联合用药,任何实验室都无能为力,但模型可以被问到所有这些条件。

组合爆炸
每增加一个因素——细胞因子、细胞状态、联合用药——筛选空间就再乘一倍(图源:CellType 官方博客)
02

把细胞读成一句话

CT-Perturb 的做法,是把细胞翻译成语言模型能读的东西。简单来说,一个细胞的表达谱被写成按表达量排序的基因序列,就像一句话;扰动则变成提示词的一部分。 模型要学的,是这句话被扰动改写之后长什么样。但这套表示法并不新:它叫 Cell2Sentence,2024 年发表于 ICML,由耶鲁大学开发、独家授权给 CellType。

CT-Perturb 建立在 CellType 的基座模型 CT1 之上,技术血脉则可以追溯到耶鲁与谷歌团队合作的 C2S-Scale——一个 4.1 亿到 270 亿参数、基于 Gemma 架构的"细胞句子"语言模型。但 CT-Perturb 只干一件事:预测扰动响应。

CT-Perturb 架构
CT-Perturb 的输入与输出:对照细胞写成基因排序序列,加上扰动、剂量、时间与问题,模型输出基因升降与通路方向(图源:CellType 官方博客)

训练分三步。先用公开和自有的扰动数据预训练;到了客户手里,在客户的防火墙内用其自有筛选数据做监督微调,教模型认识他们的化学、细胞 panel 和实验体系;最后用强化学习做后训练,奖励预测与实测基因排序一致的输出——GRPO 算法,正是 DeepSeekMath 带火的那一类。但微调出的权重留在客户本地,不会拿去训练别家的模型。

训练流程
三段式训练:扰动预训练、客户数据监督微调、强化学习后训练,后两段运行在客户环境内(图源:CellType 官方博客)
03

10% 凭什么够

先看评估的诚意。扰动预测有个著名的作弊空间:细胞里大部分基因在扰动下根本不变,模型照抄对照组就能拿到漂亮的相关系数。 但 CellType 的评分只算相对对照的变化量,并专门放了一批简单基线来暴露这种失败。九个对照从细胞系均值、化合物均值,到加性模型、交互模型,再到 PerturBench 线性方法和化学指纹岭回归,全部在同一批留出条件上训练和评分。

结果相当悬殊。在留出的药物-细胞组合上,CT-Perturb 拿到 0.594 的秩相关(95% CI 0.59–0.60),但最强的交互基线只有 0.246,配对差值 +0.35。 化学指纹岭回归 0.175,最近化学邻居只有 0.094。

留出组合基准
留出药物-细胞组合上的秩相关(前 200 基因):CT-Perturb 0.594,最强基线 0.246(图源:CellType 官方博客)

公开 benchmark 上同样如此。在完全留出的细胞因子组合上,C2S-Scale 1B 的分布距离(scFID,越低越好)只有 0.019,STATE 为 0.050,scGPT 为 0.291。 但 CellType 显然更在意另一个战场:客户自己的筛选数据。

公开基准表现
C2S-Scale 在公开基准上的扰动预测:强化学习闭环与留出细胞因子组合的分布距离对比(图源:C2S-Scale 论文 / CellType 官方博客)

更关键的是稀疏筛选实验。团队在两个新细胞系上留出一批固定测试条件,再分别用剩余测量值的 1%、10%、50%、100% 去适配模型。只测 1%,恢复到全量分数的 69%(0.34 对 0.50);测 10%,恢复到 82%(0.41);测一半,91%(0.45)。 但加性基线即使用上全部测量值,也只有 0.26。

测一成、算九成,但精度保留八成以上——这是整份发布里最有商业价值的一句话。
稀疏筛选
稀疏筛选:实测 10% 恢复全量分数的 82%,加性基线用满全部数据也只有 0.26(图源:CellType 官方博客)

但要把话说全:0.41 离 0.50 还有 18 个百分点的距离,"逼近"全量是真的,"追平"还谈不上。 省下来的实验产能去了哪里,才是这个故事的另一半。

04

一个被湿实验接住的预测

模型预测值不值钱,最终要看实验室认不认。但 CellType 背后的 C2S-Scale 研究做过一次完整的闭环演示:让模型在 162 个保留免疫微环境的原代肿瘤样本上,对 4,266 个化合物逐一打分,寻找能提升 MHC-I 抗原呈递——也就是让肿瘤被 T 细胞看见——的药物。

虚拟筛选流程
虚拟筛选五步流程:4,266 个化合物在 162 个原代肿瘤样本上逐一打分(图源:CellType 官方博客)

结果分两层。高分榜上 23 个候选里,16 个是已报道的抗原呈递调节剂或机制上说得通的分子,包括曲美替尼和克唑替尼——模型先找回了已知生物学。但真正有意思的是例外:CK2 抑制剂 silmitasertib(CX-4945)从未与这个表型有过关联,模型却预测它只在干扰素存在时有效,在低干扰素的细胞系里无效。只做细胞系筛选的话,它会直接被漏掉。

虚拟筛选结果
抗原呈递增强剂虚拟筛选:silmitasertib 的预测效果依赖免疫语境(图源:C2S-Scale 论文 / CellType 官方博客)

实验室验证跟预测对上了。在不在训练数据里的默克尔细胞癌细胞中,silmitasertib 单用无效,但加入低剂量干扰素后,MHC-I 呈剂量依赖上升:10 nM 时比单用干扰素高 13.6%,1,000 nM 时高 34.9%。 在保留免疫细胞的病人来源黑色素瘤肿瘤碎片里,5 个受试化合物有 4 个在 10 nM 下显著提升 MHC-I。

4,266
虚拟筛选化合物数
162
保留免疫语境的原代肿瘤样本
+34.9%
MHC-I 提升 · silmitasertib 1,000 nM
4/5
肿瘤碎片中 10 nM 显著起效
湿实验验证
湿实验验证:silmitasertib 只在低剂量干扰素存在时提升 MHC-I(图源:C2S-Scale 论文 / CellType 官方博客)
一个只在特定免疫语境下生效的药物,被语境感知的虚拟筛选捞了出来,但更重要的是:它在湿实验里站住了。

这是"筛选超越实验室"目前最完整的一次证据,但 CellType 自己也强调,一个案例说明不了命中率。

05

部署在防火墙内,以及还没回答的问题

CT-Perturb 的商业模式很克制:模型进客户的防火墙,在客户自己的筛选数据上微调,数据不出墙,权重不出门,评估用客户自己定义的盲测留出集。 但克制里有锋芒:客户数据从不训练别家的模型。CellType 称已在和 top-10 药企合作部署。这家公司由耶鲁医学与计算机科学教授 David van Dijk 创立,YC 2026 冬季班孵化,持有 C2S 专利家族的全球独家授权。

部署方式
部署方式:微调、权重、接口与盲测留出集全部留在客户环境内(图源:CellType 官方博客)

但这份发布留下的问题和答案一样多。虚拟筛选目前只有一个公开案例,一个案例证明不了命中率;0.594 的秩相关离"可信"有多远,要由每个团队自己的盲测来回答;私有部署也意味着外部世界很难独立复现这些数字。CT-Perturb 只是 CT1 三个产品中的第一个,当筛选的成本结构被改写,真正的问题变成了:省下来的九成实验,该拿去问哪些以前问不了的问题?