Arc Institute 启动 2026 Virtual Cell Challenge，采用零样本细胞预测

Why it matters

Arc is turning virtual-cell performance into a recurring, experimentally grounded benchmark. The zero-shot, multi-cell-line task targets the generalization needed before these models can guide experiments across unfamiliar biology.

Arc Institute 在 X 上的三帖串中开放了其 2026 Virtual Cell Challenge 的预注册，设定了一个更难的任务，旨在考察 AI 模型是否能在没有任务特定示例的情况下，预测跨多个细胞系的基因敲低响应。

这家位于帕洛阿尔托的研究机构由 Silvana Konermann (@SKonermann)、Patrick Hsu (@pdhsu) 和 Patrick Collison 于 2021 年创立，三人在共同开展 Fast Grants 时曾一同工作。Konermann 是斯坦福的生物化学教授，在 MIT 获得神经科学博士学位，研究功能基因组学和阿尔茨海默病。Hsu 是斯坦福的病理学教授及早期 CRISPR 研究者，领导一个将基因组工程与机器学习相结合的实验室。

完整赛事 将于 8 月 20 日启动。Arc 鼓励潜在参赛者在预注册期间组建团队。

更难的泛化测试

2026 年挑战要求参赛者以零样本（zero-shot）方式预测指定基因敲低将如何改变多个细胞系的行为。Arc 将把这些预测与从相同细胞系生成的新实验扰动数据进行评分。

基因敲低实验通过降低选定基因的活性，使研究人员能够测量由此产生的 RNA 表达和细胞状态的变化。虚拟细胞模型试图对这些变化进行计算预测。准确的预测最终可能帮助研究人员选择在实验室中测试哪些基因干预或药物候选，从而缩小庞大的实验搜索空间。

多细胞系、零样本的形式增加了难度，相比之下 Arc 的首届 2025 年比赛 更为简单。那届比赛集中在单一的 H1 人类胚胎干细胞背景，并采用少样本（few-shot）设计：Arc 在对模型进行未知扰动的评估之前，发布了来自目标细胞类型的一个训练子集。根据 Arc 对其实验设计的说明，2025 年的数据集涵盖了约 30 万个细胞和 300 个基因扰动。

Arc 表示，首届挑战吸引了来自 114 个国家的 5,000 多名注册者。超过 1,200 支队伍提交了结果，300 多支队伍提交了最终作品。BioMap Research 的 BM_xTVC 团队以结合深度学习、蛋白质嵌入、公开扰动数据集和统计特征的混合系统获得冠军并赢得 100,000 美元。

2025 年的结果 也暴露了该领域的局限性。Arc 发现扰动预测模型在所有评估指标上并不总是稳定地优于简单基线。几项最强的参赛作品将神经网络模型与经典统计方法结合使用，而不是完全依赖端到端的深度学习。将评估扩展到不熟悉的细胞系，可以直接检验这些方法是否学到了可迁移的生物学规律，还是仅仅学到了与某一实验背景相关的模式。

Arc 正在构建测试并打造参赛模型

该竞赛属于 Arc 更广泛的 Virtual Cell Initiative，该计划结合了大规模生物数据生成、机器学习研究和实验验证。Arc 将年度赛事描述为设有 100,000 美元的大奖，并作为建立预测基因或化学扰动后基因表达变化模型的通用基准的努力。

Arc 本身也开发虚拟细胞系统。2025 年 6 月，Arc 发布了 STATE，该模型在近 1.7 亿个细胞的观测数据和跨 70 种细胞背景的 1 亿多个细胞的扰动数据上进行了训练。Arc 在 2026 年 1 月随后推出了 Stack，这是一个开源模型，旨在通过上下文学习来预测新背景下的细胞反应。

这种双重角色使得基准设计具有重要意义。Arc 在生成实验数据、设定评估标准、管理竞赛的同时，也在构建同一类别的模型。公开竞赛为外部团队提供了共享数据集和评分框架，同时也让 Arc 能获得有关哪些架构和训练策略能超越其自身系统并实现泛化的证据。

该挑战的形式借鉴了 CASP——这一长期运行的蛋白质结构预测竞赛帮助建立了计算生物学的可比测试。Arc 2026 版将该模型应用于细胞反应预测领域，在该领域评估仍分散在不同数据集、细胞类型、扰动和评分方法之间。

NVIDIA、10x Genomics 和 Ultima Genomics 回归成为赞助商。它们的参与也反映了赛事背后的基础设施：用于训练模型的 GPU 计算、用于测量基因表达的单细胞分析工具，以及用于生成作为真实值的实验测序系统。

预注册于 8 月 4 日开启。8 月 20 日的启动将开始下一轮尝试，以确定虚拟细胞模型能否将它们从现有实验中学到的内容应用到从未见过的细胞背景中。