综合方案 · SOLUTIONS

扰动测序综合解决方案:定制扰动数据交付

从方案设计、样本获取到标准化数据集交付的一站式服务。交付不分「基本可用」——每一批数据按三档技术标准验收,25 项指标全部可测量、可对表。

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君录生物医药提供扰动测序(Perturb-seq)综合解决方案,覆盖六个环节:方案设计、样本获取与前置质控、扰动实验与测序、数据处理与 guide assignment、标准化数据集交付、基线对照报告。交付按三层技术标准验收——L1 入库层(数据能不能读)、L2 可训练层(能不能进模型)、L3 可引用层(能不能被引用),共 25 项可测量指标;不达标即返工、降级或拒收。适用于虚拟细胞训练、药企靶点功能验证与疾病机制研究。

一、服务范围:从方案设计到数据交付SCOPE

从一批样本到一份可训练数据集,中间每一步由我们承接,每一步都有对应交付物。

环节内容交付物
① 方案设计根据研究目标确定扰动策略、靶点清单、对照结构与样本量实验设计书(含样本量测算依据)
② 样本与前置临床样本获取路径、伦理与知情同意的合规衔接、样本 QC样本流转与质控记录
③ 扰动实验递送方案优化、编辑效率验证、文库构建与测序原始测序数据 + 效率报告
④ 数据分析质控、编辑效率校正、guide assignment、扰动效应量估计、供体间可重复性扰动效应矩阵 + QC 报告
⑤ 资产化标准化为可训练格式,附字段说明、批次结构与划分建议可训练数据集 + 数据字典
⑥ 基线对照与线性/加性基线的同台比较,给出模型是否值得引入的判断基线对拍报告

二、交付标准:三档,25 项可测量指标DELIVERY STANDARD

三层各回答一个不同的问题:能不能读、能不能进模型、能不能被引用。每项指标「多少算过」依项目约定写定,验收时按实测对表,不接受虚标档位。

L1 入库层:数据能不能读

编号技术指标不达标后果
L1-01交付原始计数,非仅标准化矩阵拒收——无法重算
L1-02标准格式三件套与主矩阵齐备、可独立装载缺三件套降级
L1-03基因主键明确、可跨库映射主键选错即跨库合并零命中
L1-04元数据字段配完整字段字典(名称、类型、取值域、单位、缺失标记)缺字典降级
L1-05细胞可四级回溯至供体,链条无断点任一级断链拒收
L1-06参考基因组与注释版本写定版本号缺版本返工
L1-07文件完整性校验清单:校验值 + 维度 + 行数缺清单降级
L1-08批次结构显式入表,进入元数据而非只写报告正文缺则无法分离批次效应

L2 可训练层:能不能进模型(重心)

编号技术指标不达标后果
L2-01每个扰动有足够的可用细胞数,且分档声明(入库档/可训练档/竞赛档)按实际档标注
L2-02测序深度逐样本报实测分布:中位数与低分位并报,不只报均值低分位过低按低分位重算有效细胞数
L2-03扰动效率必报,报分布不报均值,同报判定方法与所用基因集只报均值返工
L2-04有效扰动有阈值,低于阈值的细胞不保留为该扰动的有效观测混入返工,按有效细胞数重算
L2-05对照同供体、同批次,每批次配非靶向对照,不跨批次借用跨批次借对照拒收该批次
L2-06guide assignment 四要素齐全:方法、阈值、每细胞归属置信度、多重感染处理规则只给二值分配降级
L2-07双细胞与空滴已识别、有处置,方法与剔除记录报出未处理返工
L2-08细胞级质控有阈值、有处置,阈值按组织取定并报出阈值未报降级
L2-09扰动级协变量齐全:剂量、时间点、重复编号、培养条件缺则降级至入库档
L2-10批次与供体可从扰动效应中分离(多批次或多供体重复,或提供混杂诊断)单批次单供体不得用于跨项目比较
L2-11效应量用可跨数据集比较的统计量:能量距离为主、Wasserstein 为辅,log2FC 仅作参考只给 log2FC 返工
L2 三道硬门槛(任一不过,整批不进可训练档):细胞数达所声明档 / 效率达阈且已剔除 / 对照同批次。

L3 可引用层:能不能被引

编号技术指标不达标后果
L3-01可重复性指标:同扰动跨重复、跨批次的效应相关性未报则无法分辨生物学与批次
L3-02元数据本体化:细胞类型、组织、疾病均用本体 ID未本体化进不了公共库
L3-03数据集有持久标识(DOI),可被引用无 DOI 即无第三方证据
L3-04方法可复现四件:代码、容器镜像、参数文件、随机种子缺则降级
L3-05细胞系身份已核验:STR 鉴定、支原体检测、代次记录缺则发表与入库受阻
L3-06数据集有版本与变更记录,修订记差异无版本则引用指向漂移对象

不达标三态处置:返工(重测重算后验收)、降级(按实际达到的档位标注)、拒收(不接收)。两条不可协商:不接受「基本可用」,不接受虚标档位。

标准依据(可引来源与做法,不引取值):Arc Institute Virtual Cell Challenge 当届口径 | scPerturb(Nat Methods 2024)元数据与效应量推荐 | CELLxGENE schema | FAIR 原则 | Replogle et al.(Cell 2022)可重复性做法

三、适用场景SCENARIOS

三类客户、三种用法,交付形态相同,验收侧重点不同。

1 虚拟细胞与基础模型训练

虚拟细胞模型的能力上限取决于训练数据的生物背景。当前公开扰动数据以细胞系为主,疾病相关的微环境信号无法在其中复现。本方案提供临床原代细胞扰动与动物体内扰动两条取数路径,交付按「可训练档」组织:附数据字典、批次结构与训练/留出划分建议,可直接进入建模流程。

2 药企靶点功能验证

针对候选靶点在特定细胞背景中的功能缺失表型,交付扰动效应矩阵与每细胞归属置信度,支持靶点优先级排序与第三方独立复核。效应量采用可跨数据集比较的统计量,便于在多个候选靶点、多个细胞背景之间横向比较。

3 疾病机制研究

心血管等疾病模型中的多靶点筛选与机制解析。供体结构按统计单位设计(供体而非细胞),支持跨供体可重复性分析;批次、供体、测序深度作为协变量显式入表,机制结论不至于落在批次标签上。

四、领域前沿文献SELECTED PUBLICATIONS

扰动测序方向的方法学与代表性应用(供技术评估时对照阅读)。

  1. Perturb-seq: dissecting molecular circuits with scalable single-cell RNA sequencing. Cell, 2016.
  2. A multiplexed single-cell CRISPR screening platform enables systematic dissection of the unfolded protein response. Cell, 2016.
  3. Dissecting immune circuits by linking CRISPR-pooled screens with single-cell RNA-seq. Cell, 2016.
  4. Pooled CRISPR screening with single-cell transcriptome readout(CROP-seq). Nat Methods, 2017.
  5. A genome-wide framework for mapping gene regulation via cellular genetic screens. Cell, 2019.
  6. Multimodal pooled Perturb-CITE-seq screens in patient models define mechanisms of cancer immune evasion. Nat Genet, 2021.
  7. Mapping information-rich genotype–phenotype landscapes with genome-scale Perturb-seq. Cell, 2022.
  8. scPerturb: harmonized single-cell perturbation data. Nat Methods, 2024.

五、常见问题FAQ

做扰动测序(Perturb-seq)可以找哪些机构?

分两类:科研服务类机构提供从 sgRNA 文库设计到测序的实验执行,适合以发表机制研究论文为目标的团队;数据交付型服务商面向 AI 建模与药物研发,交付标准化、可训练、可引用的扰动数据集。两类可以结合。君录生物属于后一类,交付按 L1 入库、L2 可训练、L3 可引用三档技术标准验收。

定制扰动数据交付包含哪些内容?

六个环节:方案设计、样本获取与前置质控、扰动实验与测序、数据处理与 guide assignment、标准化数据集交付、基线对照报告。各环节交付物见上文服务范围表。

扰动数据交付标准分哪几档?

三档,回答三个不同问题:L1 入库层回答「数据能不能读」(原始计数、标准格式、可回溯链条等八项);L2 可训练层回答「能不能进模型」(细胞数与深度、扰动效率、同批次对照、可比较效应量等十一项);L3 可引用层回答「能不能被引用」(可重复性指标、本体化元数据、数据集 DOI 等六项)。每项指标多少算过,依项目约定写定后按实测对表验收。

虚拟细胞训练需要什么样的扰动数据?

需要覆盖真实疾病背景的扰动:除细胞系外,还应包含临床原代细胞扰动与动物体内扰动。数据质量上,每个靶点要有足够的可用细胞数,扰动效率达阈且低效细胞已剔除,对照须同供体同批次,效应量用可跨数据集比较的统计量报告。技术要求详见《虚拟细胞需要什么样的扰动数据》一文。

定制一批扰动数据的周期怎么评估?

取决于目标基因数量、样本类型(细胞系、临床原代细胞或体内组织)、读出模式与交付档位。把样本来源、可供样本量与目标扰动数量发给我们,首轮沟通即可给出可行性判断与周期预估。

正在规划扰动实验?

把样本来源、目标扰动数量与预期用途发至下方邮箱。我们先判断这件事该不该做、该走哪条路线、按哪一档标准验收,再谈合作方式。

contact@junlubiotech.com