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空间转录组学（spatial transcriptomics，ST）技术的迅速普及伴随着计算方法的大幅增长，使得对系统性、可靠的基准评估的需求日益迫切，尤其是在分析范围不断从单个组织切片扩展至三维（3D）组织重建的背景下。现有基准评估往往依赖数量有限且彼此相似的实验数据集，因为这些数据集提供了可靠的真值标签，而此类标签在实际应用中难以获得。模拟或合成数据提供了另一种选择，但现有的大多数模拟器要么将单细胞RNA测序模型适配至空间坐标，要么以预设分辨率在二维（2D）空间中生成单个切片。较新的方法能够模拟二维和三维组织，但通常无法基于同一分子层面的模拟实现生成多种空间分辨率的数据。在此，我们提出ALBIS（A muLti-resolution Biological In-silico Simulator for spatial transcriptomics，面向空间转录组学的多分辨率生物计算模拟器），这是一个具有统计学基础且高度可定制的框架，可基于计算机模拟的三维组织生成合成ST数据。ALBIS定义具有空间结构的细胞群体及其相应的基因表达标志物，随后在三维空间中初始化单个mRNA分子，生成细胞层面的信息，并为每个分子和细胞提供真实三维坐标。基于这一共同的模拟实现，ALBIS将三维组织切割为多个二维组织切片，提供细胞、网格单元和捕获点层面的测量数据，从而实现不同空间分辨率之间的直接比较。模拟数据的属性，包括空间域、细胞类型组成、基因表达效应、批次效应、测量分辨率和组织尺度，均可进行系统性调整，从而支持开展严格的压力测试。在已知且挑战性日益增加的条件下的计算方法。
空间转录组学（spatial transcriptomics，ST）技术的迅速普及伴随着计算方法的大幅增长，使得对系统性、可靠的基准评估的需求日益迫切，尤其是在分析范围不断从单个组织切片扩展至三维（3D）组织重建的背景下。现有基准评估往往依赖数量有限且彼此相似的实验数据集，因为这些数据集提供了可靠的真值标签，而此类标签在实际应用中难以获得。模拟或合成数据提供了另一种选择，但现有的大多数模拟器要么将单细胞RNA测序模型适配至空间坐标，要么以预设分辨率在二维（2D）空间中生成单个切片。较新的方法能够模拟二维和三维组织，但通常无法基于同一分子层面的模拟实现生成多种空间分辨率的数据。在此，我们提出ALBIS（A muLti-resolution Biological In-silico Simulator for spatial transcriptomics，面向空间转录组学的多分辨率生物计算模拟器），这是一个具有统计学基础且高度可定制的框架，可基于计算机模拟的三维组织生成合成ST数据。ALBIS定义具有空间结构的细胞群体及其相应的基因表达标志物，随后在三维空间中初始化单个mRNA分子，生成细胞层面的信息，并为每个分子和细胞提供真实三维坐标。基于这一共同的模拟实现，ALBIS将三维组织切割为多个二维组织切片，提供细胞、网格单元和捕获点层面的测量数据，从而实现不同空间分辨率之间的直接比较。模拟数据的属性，包括空间域、细胞类型组成、基因表达效应、批次效应、测量分辨率和组织尺度，均可进行系统性调整，从而支持开展严格的压力测试。
在已知且日益严峻的条件下的计算方法。
作者声明不存在利益冲突。
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关键词：空间转录组学 · 多分辨率模拟 · 三维组织建模 · 合成数据 · 基准评估 · 基因表达模拟
原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.10.06.757026v1?rss=1