論文の概要: HypoGeneAgent: A Hypothesis Language Agent for Gene-Set Cluster Resolution Selection Using Perturb-seq Datasets
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.09740v1
- Date: Wed, 10 Sep 2025 22:25:33 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-09-15 16:03:07.872692
- Title: HypoGeneAgent: A Hypothesis Language Agent for Gene-Set Cluster Resolution Selection Using Perturb-seq Datasets
- Title（参考訳）: hypoGeneAgent:perturb-seqデータセットを用いた遺伝子セットクラスタ分割のための仮説言語エージェント
- Authors: Ying Yuan, Xing-Yue Monica Ge, Aaron Archer Waterman, Tommaso Biancalani, David Richmond, Yogesh Pandit, Avtar Singh, Russell Littman, Jin Liu, Jan-Christian Huetter, Vladimir Ermakov,
- Abstract要約: 大規模な単一細胞とPerturb-seqの研究は、通常、クラスタリング細胞に関係している。
本稿では,大規模言語モデル(LLM)駆動のフレームワークであるHYPOGENEAGENTを,クラスタアノテーションを定量的に最適化可能なタスクに変換する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.465853880657487
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Large-scale single-cell and Perturb-seq investigations routinely involve clustering cells and subsequently annotating each cluster with Gene-Ontology (GO) terms to elucidate the underlying biological programs. However, both stages, resolution selection and functional annotation, are inherently subjective, relying on heuristics and expert curation. We present HYPOGENEAGENT, a large language model (LLM)-driven framework, transforming cluster annotation into a quantitatively optimizable task. Initially, an LLM functioning as a gene-set analyst analyzes the content of each gene program or perturbation module and generates a ranked list of GO-based hypotheses, accompanied by calibrated confidence scores. Subsequently, we embed every predicted description with a sentence-embedding model, compute pair-wise cosine similarities, and let the agent referee panel score (i) the internal consistency of the predictions, high average similarity within the same cluster, termed intra-cluster agreement (ii) their external distinctiveness, low similarity between clusters, termed inter-cluster separation. These two quantities are combined to produce an agent-derived resolution score, which is maximized when clusters exhibit simultaneous coherence and mutual exclusivity. When applied to a public K562 CRISPRi Perturb-seq dataset as a preliminary test, our Resolution Score selects clustering granularities that exhibit alignment with known pathway compared to classical metrics such silhouette score, modularity score for gene functional enrichment summary. These findings establish LLM agents as objective adjudicators of cluster resolution and functional annotation, thereby paving the way for fully automated, context-aware interpretation pipelines in single-cell multi-omics studies.
- Abstract（参考訳）: 大規模単一細胞とPerturb-seqの研究は、通常、クラスタリング細胞を包含し、それぞれのクラスタに遺伝子オントロジー(GO)用語で注釈を付け、基礎となる生物学的プログラムを解明する。
しかし、どちらの段階も分解能の選択と機能的アノテーションは本質的に主観的であり、ヒューリスティックスと専門家のキュレーションに依存している。
本稿では,大規模言語モデル(LLM)駆動のフレームワークであるHYPOGENEAGENTを,クラスタアノテーションを定量的に最適化可能なタスクに変換する。
当初、遺伝子セット分析として機能するLCMは、各遺伝子プログラムまたは摂動モジュールの内容を分析し、校正された信頼スコアを伴うGOベースの仮説のランクリストを生成する。
その後、予測されたすべての記述を文埋め込みモデルに埋め込み、ペアワイズなコサイン類似性を計算し、エージェントレフェリーパネルスコアを付与する。
一 クラスタ内合意という,予測の内部整合性、同一クラスタ内の平均的類似性
(II) クラスタ間の外的特異性, クラスタ間の低類似性, クラスタ間分離(cluster inter-cluster separation) 。
これら2つの量を組み合わせてエージェント由来の分解能スコアを生成し、クラスタが同時にコヒーレンスと相互排他性を示すときに最大化する。
一般のK562 CRISPRi Perturb-seqデータセットを予備試験として適用すると、Science Scoreは、シルエットスコア、遺伝子機能強化サマリーのためのモジュラリティスコアなどの古典的な指標と比較して、既知の経路と整合性を示すクラスタリングの粒度を選択する。
これらの知見は,LLMエージェントをクラスタ分解能と機能アノテーションの客観的適応剤として確立し,単一セルマルチオミクス研究において,完全に自動化されたコンテキスト認識解釈パイプラインを実現する。
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