scHPGT：基于调控先验引导跨模态变换器的非配对单细胞RNA测序与染色质可及性图谱整合方法

《Bioinformatics》：Regulatory-prior-guided attention preserves biological structure during unpaired single-cell RNA–ATAC integration

　　

摘要

动机

单细胞RNA测序和单细胞ATAC测序提供了转录产物和染色质调控潜力的互补视角，但由于两种模态在特征空间、稀疏性和噪声方面存在差异，整合非配对图谱仍然具有挑战性。现有方法通常将整合框定为分布匹配，这可能导致生物学上不同、条件特异性或模态特异性的细胞状态过度对齐。我们提出了scHPGT，一种单细胞异质先验引导变换器，用于通过调控先验引导非配对RNA和染色质可及性图谱的整合。scHPGT使用模态特定的编码器来建模RNA和ATAC信号，一个先验引导的跨模态变换器来利用调控链接约束基因-峰注意力，以及一个域对抗目标来减少共享潜在空间中的模态特异性差异。

结果

在PBMC3k、小鼠脾脏、CITE-seq/ASAP-seq PBMC和PBMC10k基准测试中，scHPGT在保持有效模态对齐的同时，提高了聚类一致性、标签转移和生物学结构保留。在部分重叠和条件转移设置中，scHPGT对齐共享群体而不强制未匹配或条件特异性的状态进入不适当的对应关系。注意力派生的链接恢复了调控关系，突出了标记基因的调控区域，恢复了转录因子程序，并产生了与细胞类型特异性转录程序一致的调控活性谱。

可用性和实现

代码和数据集已发布于 https://github.com/zlCreator/scHPGT。

补充信息

补充数据可在Bioinformatics在线获取。