AI 虚拟细胞（AI Virtual Cell）领域基线知识库 · 首轮综述
生成日期：2026-10-12（PT）｜条目共 139 条（当前数量），见文献库；所有论文均经 Europe PMC / Crossref 核验，网页条目经官网核验。
一、领域定义与里程碑
- 定义：Bunne 等在 Cell（2024）提出“AI 虚拟细胞（AIVC）”——以多模态、多尺度的通用表征为基础，可在计算机中模拟细胞在任意扰动下的状态变化，并作为“虚拟实验仪器”指导实验 VC0001。后续有面向肿瘤的解读 VC0003、临床前转化综述 VC0004，以及 ICML 2026 提出的“虚拟细胞世界模型”操作性定义 VC0118。
- 里程碑：scGen（2019）VC0015 → 全基因组 Perturb-seq（2022）VC0040 → Geneformer / GEARS / CPA（2023）VC0009、VC0013、VC0014 → scGPT / scFoundation（2024）VC0008、VC0011 → Arc 虚拟细胞挑战赛（2025）VC0002、VC0105 → State、Tahoe-100M 于 2026 年正式发表在 Cell VC0019、VC0042。Nature 新闻特稿概述了这场竞赛 VC0007。
二、主要团队与模型
- CZI：CELLxGENE 数据平台 VC0043、TranscriptFormer（12 个物种、1.12 亿细胞）VC0021、VC0102、推理模型 rBio VC0101、Virtual Cells Platform VC0100。
- Arc Institute：State VC0019、VC0104、scBaseCount VC0044、虚拟细胞挑战赛 2025/2026 VC0105、VC0107、VC0058。
- 企业：Xaira 的 X-Cell（49 亿参数扩散模型）及 X-Atlas 数据集 VC0033、VC0045、VC0108；Tahoe（原 Vevo）的 Tahoe-100M VC0041；Recursion/Valence 的 TxPert 和“预测-解释-发现”框架 VC0018、VC0115；GenBio 的 AIDO.Cell VC0022、VC0113；谷歌/耶鲁的 C2S-Scale VC0032；Noetik 的肿瘤空间模型（已授权 GSK）VC0111；Bioptimus VC0114。
- 学术模型：UCE VC0012、GeneCompass VC0029、Nicheformer / Novae / CellPLM 等空间基础模型 VC0024、VC0025、VC0023，以及病理-空间桥接模型 VC0026、VC0028。基于扰动蛋白质组的虚拟细胞模型已发表于 Nature 2026 VC0036。
- 中国团队：百图生科（scFoundation 改进版）获 2025 挑战赛第一，四川大学获第二 VC0105。
三、脑肿瘤方向进展
- 状态空间与图谱（建模的“地基”）：Neftel 提出 GBM 的四种细胞状态 VC0059；GBmap 参考图谱 VC0060；空间组织研究 VC0061、VC0062、VC0092、VC0094；IDH 突变型 VC0063、VC0090；H3K27M 弥漫中线胶质瘤 VC0064、VC0065；儿童高级别胶质瘤（pHGG）VC0089；髓母细胞瘤 VC0079、VC0080、VC0081；脑膜瘤 VC0082、VC0083、VC0084；脑转移 VC0085、VC0086、VC0087、VC0088。
- 可塑性与扰动数据：免疫细胞驱动 MES 样状态转变 VC0066；空间表观生态位 VC0093；BRD2 VC0095；GBM 体内 Perturb-seq（含放疗）VC0070 是目前最接近“脑肿瘤虚拟细胞训练数据”的资源。
- 数字孪生 / 机制模型：GBM 星形细胞的机制性数字孪生（预印本）VC0071；GBM 吸引子模型 VC0072；多尺度模型+强化学习优化治疗时序 VC0073；主体模型与经典“虚拟脑肿瘤”VC0074、VC0075、VC0076；DMG 的 MRI 生成式生长预测及其方法学批评 VC0077、VC0078。
- 类器官：GBO 类器官库 VC0067、Core2Edge VC0096、自动化药筛 VC0097。
- 结论：截至本轮检索，尚未找到将 scGPT、Geneformer、State 等单细胞基础模型系统性用于胶质瘤扰动预测的同行评审论文（多组 Europe PMC 检索均无结果）。脑肿瘤领域的“AI 基础模型”目前集中在 MRI 和病理方向 VC0098、VC0099、VC0039。
四、批评与基准
深度模型不如线性基线 VC0048；基础模型在扰动预测上不如简单基线 VC0049；零样本表现有局限 VC0050；PertEval-scFM VC0051；Systema 指出系统性变异会造成高估 VC0052；评估原则 VC0053；模型与基线差距仍在 VC0054；注意力权重不能提供调控网络信息 VC0056。2025 挑战赛暴露了指标可被“刷分”的问题，2026 年改为零样本赛制 VC0105、VC0058。另一方面，X-Cell 报告了扰动预测的缩放规律，并称已超越线性基线（尚未经同行评审）VC0033、VC0110。
五、会议日历（2026–2027）
| 时间 | 会议 | 条目 |
|---|---|---|
| 2026-11-12至15 | SNO 2026，费城 | VC0122 |
| 2026年11月下旬 | 虚拟细胞挑战赛 2026 结果公布（时间来自二手来源） | VC0107 |
| 2026-12-11至12 | NeurIPS 2026 研讨会，悉尼（脑与身体基础模型 / 生物智能体 / SIMBIOCHEM） | VC0119、VC0120、VC0121 |
| 2027-02-15至18 | Keystone 单细胞生物学会议，班夫 | VC0125 |
| 2027-04-02至07 | AACR 2027，奥兰多 | VC0124 |
| 2027-10-04至07 | Keystone AI 与基因调控会议（日期待复核） | VC0126 |
| 2027-11-18至21 | SNO 2027，凤凰城 | VC0122 |
已结束的会议：ICLR LMRL（2026-04）VC0116、ICML FM4LS（2026-07）VC0117、ISMB 2026 VC0128、EANO 2026（罗马）VC0123。RECOMB / ISMB 2027 的日期尚未确认。
六、研究前景与空白（脑肿瘤）
- 缺少脑肿瘤扰动数据：Perturb-seq 主要在 K562、RPE1 等细胞系中开展；目前没有 GSC、类器官或脑片体系的大规模 Perturb-seq 或药物扰动数据（Tahoe-100M 只纳入少量胶质瘤细胞系，需复核）。
- “状态转换”是天然的建模任务：能否预测 NPC/OPC/AC/MES 之间的转换，以及放化疗或 TTFields 后的状态漂移，可用 GBmap 加纵向样本 VC0069 来检验。
- 空间与 TME 维度：胶质瘤浸润边缘和神经-肿瘤突触尚未进入虚拟细胞模型。
- 跨模态桥接：利用 MRI/病理基础模型与空间转录组的配对样本，构建可落地的“患者数字孪生”。
- 评估：必须设置线性基线和零样本对照（参考 VC0048、VC0052）。
- 空白领域：脊髓肿瘤（髓内室管膜瘤、星形细胞瘤）几乎没有单细胞图谱，更没有虚拟细胞研究——这是您的独特切入点。
七、对网站（gliostate.com）的建议
栏目设计：①每周速递（按 seen_ids 去重自动更新）；②模型库（卡片形式：任务、数据、是否开源、基准表现）；③胶质瘤状态图谱导航（Neftel 状态、GBmap、CELLxGENE 入口）；④基准与批评追踪；⑤会议日历；⑥临床医生视角专栏（中英双语）。
首批选题：
- 什么是 AI 虚拟细胞？精读 Bunne 2024 VC0001；
- 线性基线为何屡胜深度模型？VC0048、VC0049；
- GBM 四种状态与可塑性：虚拟细胞的天然靶标 VC0059、VC0066；
- 体内 Perturb-seq 进入胶质瘤 VC0070；
- Arc 挑战赛两年复盘与中国团队的表现 VC0105、VC0058；
- 从“虚拟脑肿瘤”到数字孪生：二十年机制模型史 VC0075、VC0073、VC0071；
- Xaira 与 Noetik：细胞优先还是组织优先？VC0108、VC0111；
- 脑转移与脑膜瘤的单细胞图谱一览；
- 神经外科医生能贡献什么数据？（术中边缘取样、纵向复发样本）；
- SNO 2026 中的虚拟细胞与 AI 摘要盘点。