山东大学控制科学与工程学院刘治平教授课题组2022年08月12日在Bioinformatics上发表论文《Graph attention network for link prediction of gene regulations from single-cell RNA-sequencing data》。该论文从单细胞测序数据和先验的转录因子-基因相互作用网络出发，借助图注意力网络，提出了GENELink框架，以有监督学习的方式重建预测了基因调控网络。论文对提出的GENELink框架进行了广泛的对比实验、参数分析实验，并针对乳腺癌肺转移的转录和代谢异质性进行了分析。

论文链接：

https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btac559

代码：

https://github.com/zpliulab/GENELink

图1 GENELink框架的概览。（A）将有监督的基因调控网络推理视为一个链路预测问题，即从现有的边出发推断潜在的边。（B）两个GAT和MLP层以学习基因低维表示。GENELink需要同时输入单细胞基因表达数据和先验的邻接矩阵。在消息传递过程中，使用注意力机制为相邻节点分配隐式权重。同时，堆叠两个GAT层以捕获高阶邻居信息。在GAT层之后，将成对基因i和j分别输入两个不同的通道。两个通道都由多层神经网络组成，最终生成密集的基因表示。作者使用点积作为得分函数来评估基因i和基因j的相似性。（C）GAT层注意力机制的演示。（D）对于因果推断，作者将基因和基因的表示连接起来，而不是直接运用点积，并引入外部全连接层来编码基因对的因果关系。

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