Predicting Spatial Transcriptomics from H&E Image by Pretrained Contrastive Alignment Learning

计算机科学 人工智能 模式识别(心理学) 计算机视觉
作者
Jiawei Zou,Kai Xiao,Zung-Chung Chen,Jian Pei,Jing Xu,Tao Chen,Likun Hou,Chunyan Wu,Yunlang She,Zhiyuan Yuan,Luonan Chen
出处
期刊: [Cold Spring Harbor Laboratory]
被引量:1
标识
DOI:10.1101/2025.06.15.659438
摘要

Abstract The intricate molecular landscape within tissues holds crucial information about cellular behavior and disease progression, yet capturing this complexity at a spatial level remains challenging. While Spatial transcriptomics (ST) offers valuable insights into gene expression patterns within their native tissue context, its widespread adoption is hindered by high costs and limited gene detection capabilities. Here we introduce CarHE (Contrastive Alignment of gene expRession for hematoxylin and eosin image), a method that overcomes these limitations by accurately predicting high-dimensional ST data (over 10,000 genes) solely from readily available H&E (Hematoxylin and Eosin) stained images. This novel pre-trained architecture employs contrastive learning through two mechanisms: cell-type-based transcriptomics information transfer and image-based histology information transfer. These mechanisms precisely align image features with spatial single-cell gene expressions, achieving prediction accuracies exceeding 0.7 (up to 1.7 folds compared to second best) across diverse tissue types and species. CarHE’s superior performance extends to identifying subtle pathological features such as tertiary lymphoid structures in various cancers, including breast cancer, lung cancer, melanoma and ccRCC (clear cell renal cell carcinoma), and reconstructing 3D spatial transcriptomics from images alone, offering a cost-effective and robust alternative for large-scale spatial transcriptomics. We further validated CarHE’s effectiveness by predicting DFS (Disease-Free Survival) from >1,600 lung cancer patients HE images, achieving a significantly higher AUC (Area Under the Receiver Operating Characteristic Curve) of 0.73 compared to state-of-the-art alternatives (0.58-0.64).
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
2秒前
小二郎的应助被执着笑南采纳,获得10
2秒前
赘婿的应助被啵啵妈妈采纳,获得10
4秒前
LYU完成签到 ,获得积分10
5秒前
胡萝卜发布了新的文献求助10
7秒前
XL完成签到,获得积分10
8秒前
土豆侠完成签到 ,获得积分10
10秒前
12秒前
junxu发布了新的文献求助10
13秒前
molihuakai的应助被塞班采纳,获得15
14秒前
斜月吟风完成签到 ,获得积分10
15秒前
小玉完成签到,获得积分10
15秒前
15秒前
16秒前
16秒前
赵妖镜完成签到 ,获得积分10
16秒前
Criminology34的应助被开心德地采纳,获得10
16秒前
罗布林卡发布了新的文献求助10
17秒前
18秒前
18秒前
Ava的应助被Xk采纳,获得10
18秒前
Embosom完成签到,获得积分10
18秒前
18秒前
鲤鱼寄灵完成签到,获得积分10
18秒前
18秒前
飲啖茶发布了新的文献求助200
19秒前
19秒前
19秒前
19秒前
聪明无敌小腚宝完成签到,获得积分10
20秒前
zhou国兵发布了新的文献求助10
20秒前
Criminology34举报诩言Wan的求助涉嫌违规
20秒前
aqua_xin完成签到,获得积分0
20秒前
墨殇北栖发布了新的文献求助30
21秒前
晚风发布了新的文献求助10
21秒前
9979发布了新的文献求助10
21秒前
Ren发布了新的文献求助10
22秒前
菲菲菲关注了科研通微信公众号
22秒前
你好完成签到 ,获得积分10
22秒前
姚迈完成签到 ,获得积分10
22秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
拉伸高分子熔体中缠结行为的模拟和小角中子散射研究 1080
Encyclopedia of Modern Artificial Intelligence 1000
Особенности технологий и методов информационно-психологических войн СССР с Великобританией и США в период 1939-1953 гг 1000
Analyses de reconnaissances de dettes passées devant les échevins d'Ypres (1249-1291) 600
Cellulose and Cellulose Derivatives: Synthesis, Modification and Applications 600
Entre Praga y Madrid : los contactos checoslovaco-españoles (1948-1977) 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8146122
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9544786
关于积分的说明 21665662
捐赠科研通 7732162
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3422931
关于科研通互助平台的介绍 2547978
邀请新用户注册赠送积分活动 2465872