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龙图腾网获悉上海交通大学申请的专利基于RNA速度和基因调控关系的细胞伪时间轨迹分析方法及系统获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116705161B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-28发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310491219.5，技术领域涉及：G16B25/10；该发明授权基于RNA速度和基因调控关系的细胞伪时间轨迹分析方法及系统是由李家琛;潘小勇;袁野;沈红斌设计研发完成，并于2023-05-05向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于RNA速度和基因调控关系的细胞伪时间轨迹分析方法及系统在说明书摘要公布了：一种基于RNA速度和基因调控关系的细胞伪时间轨迹分析方法及系统，通过对基因表达进行预处理后，筛选出潜在的调控关系，并据此建立RNA速度模型；使用推广EM算法对其模型参数进行迭代优化，再通过整合在各个基因上的RNA速度优化模型后，进行伪时间分析和细胞分化轨迹预测。本发明摆脱现有技术对于剪切未剪切信息的依赖。这样既可以大大提高模型的拟合能力，又能将RNAvelocity模型推广到不能提供剪切未剪切信息的单细胞转录组数据集中。

本发明授权基于RNA速度和基因调控关系的细胞伪时间轨迹分析方法及系统在权利要求书中公布了：1.一种基于RNA速度建模的细胞发育和分化轨迹预测方法，其特征在于，通过对基因表达进行预处理后，筛选出潜在的调控关系，并据此建立RNA速度模型；使用推广EM算法对其模型参数进行迭代优化，再通过整合在各个基因上的RNA速度优化模型后，进行伪时间分析和细胞分化轨迹预测，具体包括： 步骤1对单细胞转录组数据进行预处理，从而得到每个靶基因及其所对应的转录因子在各细胞内的表达量，具体包括： 步骤1.1对基因表达量进行预处理； 步骤1.2提取存在潜在调控关系的转录因子-靶基因组合，具体为：从ENCODE转录因子-靶基因数据集和ChEA转录因子-靶基因数据集中下载所有标注的基因间转录调控关系；若一组转录因子-靶基因标记于上述两个数据集中的至少一个，则把该转录因子加入该靶基因的潜在转录因子数组，从而得到对于每个靶基因的转录因子表达数据； 步骤2建立基于基因调控关系的RNA速度模型，并使用步骤1得到的对于每个靶基因的转录因子表达数据，对模型参数通过推广EM算法进行优化，具体包括： 步骤2.1对每个基因，建立RNA速度的动力学模型，具体包括： 步骤2.1.1RNA速度建模为各转录因子和该基因表达量的线性组合，即，其中：基因的表达量为，所有对其具有潜在调控关系的转录因子们的表达量为，即为基因的RNA速度，为各转录因子的权重，为各转录因子对基因的调控作用之和，为基因的衰减率；和将由后续步骤优化求解； 步骤2.1.2将基因表达随时间的变化建模为正弦函数，其满足高阶可导和单一峰值的特性，即；其中：均为刻画基因表达随时间变化函数中的参数； 步骤2.2将动力学模型的参数、同的联合空间作为状态空间； 步骤2.3在状态空间内，基于每个细胞到模型曲线的距离构建损失函数，其中：观测到的转录因子和靶基因在细胞中的表达量分别为和； 步骤2.4将参数分为细胞的时间、转录因子的权重和模型参数集[]，用推广EM算法进行交替优化，优化目标为最小化各细胞到模型曲线的距离； 步骤2.5通过选取不同参数初值，循环迭代步骤2.4，并选取误差最小的结果，得到对基因动态变化的拟合模型； 步骤3对步骤2得到的对每个基因动态变化的拟合模型进行整合，进行伪时间分析、细胞轨迹预测和关键转录调控关系解析，具体包括： 步骤3.1采用改进方法推测细胞的伪时间； 步骤3.2基于所预测的细胞伪时间，对细胞轨迹进行预测。

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