用途:给定长基因组上下文的 DNA 序列,Borzoi 预测跨多种实验/组织的全基因组功能轨迹(RNA-seq、CAGE、ATAC-seq、ChIP 覆盖)。核心应用是非编码调控变异效应打分:将参考与替代等位序列分别输入模型,比较预测轨迹以估计变异对表达或染色质的影响;也可用于调控元件的计算机诱变,定位驱动碱基。
主要能力:1)从序列预测轨迹,可用 PyTorch 移植版直接加载 Hub 权重,例如 from borzoi_pytorch import Borzoi 与 model = Borzoi.from_pretrained("johahi/borzoi-replicate-0").eval().cuda(),默认人类、replicate 0-3,小鼠用 'johahi/borzoi-replicate-0-mouse';对位点窗口做 one-hot 编码后调用 model(one_hot_batch),输出形状为 (batch, tracks, bins)。2)变异效应打分,构建 ref/alt 序列并量化差异(如 SAD/SED 风格分数),按预测变化幅度排序候选。3)计算机诱变,系统性突变调控元件内碱基并读取轨迹变化。
使用方式:提供基因组窗口(坐标+参考序列或 FASTA),one-hot 编码后读取输出轨迹。参考 TensorFlow 实现(calico/borzoi,基于 calico/baskerville)为已发表结果的事实来源,并提供变异打分与解释教程。模型上下文长、GPU 开销大,全基因组或多变异扫描建议通过 alterlab-remote-compute 调度(提交→轮询→收集)。Flashzoi(johahi/flashzoi-replicate-0..3,需 FlashAttention-2)为兼容替代,速度约快 3 倍,精度相近,适合大规模扫描。
适用场景:从序列/位点预测功能轨迹、打分非编码或调控变异、调控元件驱动碱基发现、按预测功能影响对候选调控变异排序。
限制与不适用:Borzoi 从序列预测功能,不查询已知变异。种群频率请用 alterlab-gnomad,临床意义请用 alterlab-clinvar,蛋白结构/编码效应预测请用 alterlab-alphafold,单细胞基础模型任务请用 alterlab-scgpt,从 reads 做标准变异检测请用 alterlab-nf-core-sarek 或相应流程技能。更多安装、序列提取与打分细节见 references/borzoi_usage.md(按需加载)。资源路径、依赖与运行环境等未在本资料中完整给出。