需要多少个细胞才能解析一个扰动方向？单细胞扰动筛选中考虑对照的闭式细胞配额

单细胞扰动筛选日益通过处理在共享转录组嵌入空间中的位移方向来推断作用机制，但目前尚无样本量规则能够说明估计该方向究竟需要多少细胞。我们推导出一个闭式的各向异性细胞配额公式，用于确定处理组所需的细胞数，以使估计的扰动方向的角度误差控制在预设容差之内。由于沿效应方向的噪声只会改变其长度，该配额取决于垂直于效应方向的噪声、效应幅度以及对照池规模；当效应幅度低于仅由对照组决定的阈值时，所需配额将趋于无穷大。其确定性核心已在 Lean 4 中完成机器检验。在四个公开图谱（六个筛选实验）中，经由同一嵌入空间重新处理后，化学平台和全基因组遗传平台的单细胞噪声方差均接近 1.0。在 Tahoe-100M 数据集中，以其板内共享的 DMSO 载体对照（约 3,100 个细胞）为参照，56,827 个条件中有 55% 受限于对照池规模，而在 5.7° 的容差下，仅有 11% 的条件存在过度采样。相比之下，全基因组 CRISPRi 基因敲低主要受检测能力和测序深度限制。在每个图谱上进行的下采样—测量测试均恢复了无需拟合参数的角度误差斜率。该计算器可将先导实验中的协方差、效应幅度和对照设计转换为每个条件的细胞预算，并标记出无论增加多少处理组测序深度都无法解析的条件。

单细胞扰动筛选日益通过共享转录组嵌入空间中处理所引起位移的方向来推断作用机制，但目前尚无样本量规则能够说明需要多少个细胞才能可靠估计该方向。我们推导出一个闭式的各向异性细胞配额，用于确定处理组所需的细胞数，以使估计的扰动方向的角度误差保持在预设容差之内。由于沿效应方向的噪声只会改变其长度，因此该配额取决于垂直于效应方向的噪声、效应幅度以及对照池规模；当效应幅度低于仅由对照组决定的幅度下限时，所需配额将发散。其确定性核心已在 Lean 4 中完成机器检验。

在四个公共图谱（六个筛选实验）上，经由同一嵌入流程重新处理后，化学平台和全基因组遗传平台的单细胞噪声方差接近 1.0。在 Tahoe-100M 数据集上，以其按板共享、约含 3,100 个细胞的 DMSO 载体对照为参照，在 5.7° 容差下，56,827 个条件中有 55% 受对照池规模限制，而只有 11% 的条件存在过度采样。相比之下，全基因组 CRISPRi 敲低实验主要受检测能力和测序深度限制。对每个图谱开展的降采样—测量测试均恢复了无需参数设定的角度误差斜率。该计算器可将先导实验得到的协方差、效应幅度和对照设计转化为每个条件的细胞预算，并标记出无论增加多少处理组测序深度都无法解析的条件。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.10.02.754788v1?rss=1

🏷️ 单细胞扰动筛选 样本量估计 扰动方向解析 对照设计 转录组嵌入 角度误差