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今年早些時(shí)候，谷歌聯(lián)合耶魯大學(xué)等證實(shí)生物模型與自然語言處理類似，同樣遵循擴(kuò)展定律：模型規(guī)模越大，在生物學(xué)任務(wù)中的表現(xiàn)就越出色。

這引出了一個(gè)關(guān)鍵問題：擴(kuò)大模型規(guī)模僅能提升現(xiàn)有任務(wù)性能，還是能催生全新能力？谷歌認(rèn)為：規(guī)模化的真正價(jià)值在于創(chuàng)造新思路、探索未知領(lǐng)域。

現(xiàn)在，谷歌聯(lián)合耶魯大學(xué)等正式發(fā)布 Cell2Sentence-Scale 27B（C2S-Scale 27B）。這個(gè)擁有 270 億參數(shù)的新基礎(chǔ)模型基于 Gemma 開源模型構(gòu)建，旨在解讀單個(gè)細(xì)胞的「語言」，標(biāo)志著單細(xì)胞分析領(lǐng)域邁入新前沿。

論文地址：https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2025.04.14.648850v2

模型地址：https://huggingface.co/vandijklab/C2S-Scale-Gemma-2-27B

項(xiàng)目地址：https://github.com/vandijklab/cell2sentence

C2S-Scale 針對(duì)癌細(xì)胞行為提出了創(chuàng)新性假設(shè)，研究團(tuán)隊(duì)通過活體細(xì)胞實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性。

谷歌 CEO 桑達(dá)爾?皮查伊（Sundar Pichai）發(fā)推稱贊道：「C2S-Scale 為癌癥治療提供了全新可能路徑?！勾舜伟l(fā)布是人工智能在科學(xué)領(lǐng)域的重要里程碑。

C2S-Scale 27B 技術(shù)原理

癌癥免疫治療面臨的核心難題在于許多腫瘤屬于「冷腫瘤」，即無法被人體免疫系統(tǒng)識(shí)別。使其轉(zhuǎn)化為「熱腫瘤」的關(guān)鍵策略是通過「抗原呈遞」過程，迫使腫瘤細(xì)胞展示免疫觸發(fā)信號(hào)。

研究團(tuán)隊(duì)賦予 C2S-Scale 27B 模型一項(xiàng)特殊任務(wù)：尋找能作為條件放大器的藥物 —— 僅在特定「免疫環(huán)境陽性」條件下（即已存在低水平干擾素但不足以獨(dú)立誘導(dǎo)抗原呈遞的環(huán)境）增強(qiáng)免疫信號(hào)。

這需要模型具備條件推理能力，而這種能力正是模型規(guī)模擴(kuò)展后涌現(xiàn)的新特性 —— 小規(guī)模模型無法解析這種環(huán)境依賴效應(yīng)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了雙環(huán)境虛擬篩選方案來捕捉特定協(xié)同效應(yīng)。該虛擬篩選包含兩個(gè)階段：

• 免疫環(huán)境陽性：向模型提供具有完整腫瘤 - 免疫相互作用及低水平干擾素信號(hào)的真實(shí)患者樣本；
• 免疫環(huán)境中性：向模型提供無免疫背景的孤立細(xì)胞系數(shù)據(jù)。

研究團(tuán)隊(duì)模擬了 4000 多種藥物在兩種環(huán)境下的作用，要求模型預(yù)測(cè)哪些藥物僅在第一種環(huán)境中能增強(qiáng)抗原呈遞，使篩選更貼近臨床相關(guān)場(chǎng)景。

值得注意的是，在模型篩選出的候選藥物中，部分（10-30%）在既往文獻(xiàn)中有所記載，其余則是令人驚訝的新發(fā)現(xiàn) —— 此前與篩查目標(biāo)并無已知關(guān)聯(lián)。

從預(yù)測(cè)到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

模型的預(yù)測(cè)結(jié)果非常明確：它發(fā)現(xiàn) CK2 激酶抑制劑 CX-4945 存在顯著的「環(huán)境分化效應(yīng)」。模型預(yù)測(cè)該藥物在「免疫環(huán)境陽性」條件下能強(qiáng)力增強(qiáng)抗原呈遞，而在「免疫環(huán)境中性」條件下幾乎無效。

這一預(yù)測(cè)的創(chuàng)新性令人振奮：盡管 CK2 已知參與多種細(xì)胞功能（包括免疫調(diào)節(jié)），但文獻(xiàn)從未報(bào)道過 CX-4945 通過抑制 CK2 來顯著增強(qiáng) MHC-I 表達(dá)或抗原呈遞。這表明模型正在生成可驗(yàn)證的新假設(shè)，而非簡單復(fù)述已知事實(shí)。

研究團(tuán)隊(duì)將假設(shè)帶入實(shí)驗(yàn)室，在人類神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞模型（模型訓(xùn)練時(shí)未接觸過的細(xì)胞類型）中進(jìn)行測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)：

• 單獨(dú)使用 CX-4945 對(duì)抗原呈遞（MHC-I）無影響
• 單獨(dú)使用低劑量干擾素僅產(chǎn)生有限效果
• 聯(lián)合使用 CX-4945 與低劑量干擾素可產(chǎn)生顯著的協(xié)同放大效應(yīng)

值得注意的是，實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中聯(lián)合療法使抗原呈遞提升約 50%，這將顯著增強(qiáng)腫瘤的免疫系統(tǒng)可見度。

模型的預(yù)測(cè)在體外實(shí)驗(yàn)中多次得到驗(yàn)證。C2S-Scale 成功識(shí)別出新型干擾素條件放大器，為「冷」腫瘤轉(zhuǎn)化為「熱」腫瘤揭示了潛在新路徑，有望提升免疫療法響應(yīng)率。盡管這僅是初步突破，但 C2S-Scale 為開發(fā)新型聯(lián)合療法提供了經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的重要線索。

此項(xiàng)成果同時(shí)構(gòu)建了生物發(fā)現(xiàn)的新范式：遵循擴(kuò)展定律構(gòu)建如 C2S-Scale 27B 的大型模型，能創(chuàng)建足以運(yùn)行高通量虛擬篩選的細(xì)胞行為預(yù)測(cè)系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)環(huán)境條件化生物機(jī)制，并生成基于生物學(xué)的可靠假設(shè)。

感興趣的讀者可以閱讀論文原文，了解更多研究內(nèi)容。

參考內(nèi)容：

https://x.com/sundarpichai/status/1978507110477332582

https://blog.google/technology/ai/google-gemma-ai-cancer-therapy-discovery/