Large-scale data-driven pre-trained DNA models enhance performance across diverse genomics tasks

计算机科学 可扩展性 编码 基因组学 计算生物学 染色质 水准点(测量) 限制 表观遗传学 功能基因组学 人工智能 机器学习 DNA测序 基因组 卷积神经网络 深度学习 边距(机器学习) 表观基因组 学习迁移 CTCF公司 生物 标杆管理 重新调整用途 序列(生物学) 匹配(统计) 计算模型 监督学习
作者
Canzhuang Sun,Zhijie He,Shifei Zhang,Kang Xu,Yu Sun,Yue Wang,Pengzhen Hu,Xiaochen Bo,Mingzhi Liao,Hao Li,H CHEN
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
标识
DOI:10.1038/s41467-026-73129-6
摘要

Sequence-based deep learning has advanced genome interpretation, yet most models remain task-specific and rely on retraining, limiting scalability across biological contexts. Here we present SUCCEED, a supervised multi-task DNA foundation model pretrained on 6,389 ENCODE functional genomics tracks to learn transferable regulatory representations. By integrating convolutional layers with a Transformer architecture, SUCCEED captures both local sequence motifs and long-range regulatory dependencies, achieving performance comparable to or exceeding Enformer across benchmark tasks. Through transfer learning, it predicts cell-type-specific epigenomic profiles, denoises sparse chromatin accessibility signals, and predicts three-dimensional chromatin contacts without CTCF input across data scales and cell types. Across diverse genomics tasks, SUCCEED performs comparably to supervised foundation models such as Sei and outperforms self-supervised models trained solely on DNA sequence. Overall, SUCCEED is a transferable and scalable foundation model that provides a unified framework for genome-scale regulatory modeling in complex biological contexts.
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