虚拟细胞模型 · VIRTUAL CELL MODEL

心血管方向垂直强化
第三代虚拟细胞世界模型

前两代模型的训练数据来自永生化细胞系。疾病发生在有组织结构的真实组织里,干预是连续的。第三代用临床原代细胞与动物体内扰动,学干预之后细胞状态怎么走。

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君录(上海)生物医药科技有限公司(简称"君录生物医药")自研第三代虚拟细胞世界模型,方向为心血管。训练数据来自两类自有实验:临床原代细胞扰动与多疾病动物模型体内扰动,并整合100+ 例三处配对队列的多组学资产。第一版模型的目标是在留出扰动集上优于线性基线、跨模态投影自洽、支持两步推演。

一、三代的分界,落在训练数据上THREE GENERATIONS

代际按模型能回答的问题划分;能回答什么,由训练数据决定。

Ⅰ表征模型

训练数据是观测数据,没有任何扰动。模型学的是细胞长什么样:类型、状态、哪些基因一起变。scGPT、Geneformer、CellPLM 等十余个模型已开源。

Ⅱ扰动预测模型

训练数据是永生化细胞系上的大规模筛选,条件可重复、通量高。模型学的是细胞系被干预之后,单步发生什么变化。Tahoe-100M 已到 1.006 亿细胞、17,813 个条件。

Ⅲ世界模型

训练数据是临床原代细胞的扰动,状态统一、动作条件化。模型要回答的是:疾病态的细胞,连着几次干预会怎么走。

第三代要回答的,是病人身上的事。

这条路线还有下一站:虚拟组织与虚拟器官。单个细胞怎么变,细胞模型能答一部分;细胞之间怎么一起变,要由组织层面的模型回答。这一站以组织级的连续扰动数据为起点,起点在现在这一代。

参考:Xing & Song, Cell 2026(世界模型定义)| Arc Institute Virtual Cell Challenge 2025 | Zhang et al., Cell 2026(Tahoe-100M)| 各模型代码仓库与许可证声明

二、世界模型要同时成立的三件事THREE VARIABLES

这三条要同时具备,才谈得上真实组织里的规律。

变量在体内是什么样体外能做到什么
组织上下文细胞嵌在组织里,受邻居细胞、基质与免疫细胞共同约束单型纯培养,条件可控可重复
疾病状态病人细胞带着病程、用药史与个体差异无病程、无用药史
时序累积干预是连续的,后一步作用在前一步的结果上单次给药,单点读取

这三条在临床原代细胞与组织层面的测量里同时具备。

三条之中,时间是我们这一代要建模的对象。模型要回答的是:连续几次干预之后,状态怎么走。

参考:Sun R, Qian L, Li Y, et al. Nature. 2026;658:1066–1076. DOI:10.1038/s41586-026-11001-9

三、细胞系与真实组织差在哪CELL LINE VS TISSUE

体外数据的主体是永生化细胞系;上面三条,取自临床原代细胞与组织层面的测量。

细胞系扰动(现有公开数据主体)

  • 单一细胞类型,无免疫细胞、无基质细胞
  • 无组织结构,无空间位置信息
  • 经长期传代,转录程序已偏离原代状态
  • 可做高通量、可做全基因组筛选
  • 能回答:这个基因被敲掉后,这个细胞怎么变

临床原代 / 体内扰动(真实组织背景)

  • 多细胞类型共存,含免疫—基质—实质细胞互作
  • 保留组织架构与疾病微环境
  • 来自真实患者,可关联病理与临床信息
  • 通量低、样本稀缺、递送效率需逐组织优化
  • 能回答:在病人身上干预这个靶点,组织会怎么变

两类数据互为补充:细胞系给广度,原代与体内给真实度。

四、为什么把心血管作为垂直方向WHY CARDIOVASCULAR

心血管的原发病理落在组织层面,而真实心血管组织的扰动数据供给有限。

全球心血管病现患 6.26 亿人,年死亡 1,920 万,是全球第一死因。心血管占全球新开临床试验的 5%,肿瘤为 41%。

三处具体的理由

原代细胞不可替代。心肌细胞与血管内皮、平滑肌的原代细胞难以长期培养和传代。真实状态下的干预响应,取自原代细胞。

病理发生在细胞之间。心血管的原发病理落在细胞互作上,例如成纤维细胞与免疫细胞之间的串扰。单型培养里没有这些邻居,也就没有这些信号。

数据按患者配对。同一患者的心脏组织、配对血液与粪便三处取自同一供体,疾病态、循环信号与肠道菌群落在同一个个体上。

垂直强化的含义:细胞情境、疾病背景与动作空间收在心血管这一域内。

来源:患病与死亡数引自 GBD 2023(JACC 2025);临床试验占比引自 IQVIA《Global Trends in R&D 2025》| 原代细胞培养特性与基因组编辑的公开技术文献

五、这条链上已经有的东西WHAT IS ALREADY IN PLACE

取样、扰动、读数、结构化四段,都已接通。

资产状态规模与内容
临床队列已建成,持续采集100+ 例。心脏组织、配对血液、粪便三处同批采集
已入库数据已测序入库60+ 例、1,000万+ 细胞。覆盖单细胞转录组、单核转录组、单细胞 ATAC、空间转录组、蛋白组、免疫组库六类
疾病动物模型五类已建成缺血再灌注、主动脉缩窄、慢性间歇性缺氧、急性窒息、氯化钙-乙酰胆碱
数据基座与分析平台已可生产使用细胞星图 HeCellAstra 负责公共数据入库与标准化;IntelliCytoPilot(ICP)负责分析流程编排与留痕
分子设计与筛选已具备分子对接、虚拟筛选、生成式分子设计、成药性预测

六类数据覆盖转录、染色质、空间与蛋白四个层面,构成组织级模型的观测面。

四段接通的含义是:模型一旦训出来,靶点可沿同一条链接到分子。

六、模型能做什么,现在做不到什么BOUNDARY

第一版模型的能力范围有明确边界;边界之外的部分是路线,不是已有成果。

v1 的目标能力

  • 在体内条件下预测单步干预的响应方向与幅度
  • 跨模态投影自洽:转录组层面的预测能与染色质、空间信息对齐
  • 两步推演:连续两次干预后的状态走向
  • 为靶点排序提供依据,输出可交给湿实验验证的候选清单

现在做不到的

  • 多步连续推演与逆向设计:属路线图,不是既有成果
  • 组织级与器官级的推演:属路线,不在第一版范围
  • 替代湿实验:预测结果仍须实验验证
  • 把预测当成机制结论:模型给的是响应,不是通路因果
  • 跨物种直接外推:动物模型数据用于限定方向,不直接当作人体结论

模型的价值在于把「打了会怎样」先算一遍,让湿实验按预测排序做。算得准不准,最终由留出集与实验两头核对。

七、常见问题FAQ

君录自研虚拟细胞模型吗?

是。君录生物医药自研第三代虚拟细胞世界模型,方向为心血管。训练数据来自公司自建的临床原代细胞扰动与动物体内扰动,并整合已有队列的多组学资产。

模型训练数据从哪里来?

两部分。公开扰动数据用于预训练,公司自产的体外与体内扰动数据用于精调;队列的六类多组学资产作为模型的观测输入。

公开扰动数据在模型里怎么用?

公开扰动数据用于预训练,学扰动的一般规律;公司自产的体外与体内扰动数据用于精调,学真实组织里的响应。两类数据分工不同,不互相替代。

模型现在到什么程度?

第一版模型是路线上的第一个交付目标,不是既有成果。数据侧已经建成的是:100+ 例三处配对队列、五类心血管疾病动物模型、数据基座与分析平台,以及按 14 天窗口排批的产线设计。

客户委托项目的数据,会用于训练吗?

客户委托的数据归客户。进入训练集的是公司自建数据集:由公司出资、在自有产线上完成的实验。

模型与对外提供的扰动数据服务是什么关系?

同一条产线的两种用途。对外交付扰动数据集;公司自建的实验数据进入训练集。两类数据出自同一套取样、扰动、读数与标准化流程。

关于第三代虚拟细胞模型

模型路线与数据构成的进一步材料,可来信索取。研究机构与产业方的模型合作、数据合作,一并接洽。

contact@junlubiotech.com