AlphaGenome 是 Google DeepMind 开发的一种前沿深度学习模型。它旨在解读人类基因组的功能调控代码。通过以单碱基分辨率分析大规模 DNA 序列(最多 100 万个碱基对),该模型可以预测基因变异如何影响分子和生物机制,例如基因表达、染色质可及性和 RNA 剪接。
本文档介绍了如何部署和使用 AlphaGenome,以及使用该模型的硬件和部署要求。
硬件和部署要求
由于 AlphaGenome 具有深度架构和 1 MB 上下文窗口,因此该模型对硬件和内存有严格的要求。本部分介绍了以下内容:
支持的虚拟机和 GPU 配置
AlphaGenome 至少需要一个节点,并且可以使用配备 NVIDIA A100 或 H100 加速器的特定机器类型部署到 Agent Platform 端点。
Agent Platform 端点可以无缝扩缩。如果需要额外的容量来处理增加的请求量,管理员可以配置自动扩缩功能,以便根据需要持续添加节点。如需了解详情,请参阅 使用 自动扩缩功能扩缩推理节点。
支持的加速器和机器类型
管理员必须从以下支持的机器类型中进行选择,这些机器类型提供所需的 80 GB GPU 内存:
- NVIDIA H100 (80 GB):
a3-highgpu-1g、a3-highgpu-2g、a3-highgpu-4g、a3-highgpu-8g - NVIDIA A100 (80 GB):
a2-ultragpu-1g、a2-ultragpu-2g、a2-ultragpu-4g、a2-ultragpu-8g - NVIDIA H100 Mega (80 GB):
a3-megagpu-8g
如需了解详细规范,请参阅为推理配置计算资源。
配额要求
在部署之前,管理员必须确保 Cloud de Confiance by S3NS 项目在 目标区域中分配了足够的 GPU 服务配额:
aiplatform.googleapis.com/custom_model_serving_nvidia_h100_gpusaiplatform.googleapis.com/custom_model_serving_nvidia_a100_gpusaiplatform.googleapis.com/custom_model_serving_nvidia_h100_mega_gpuscompute.googleapis.com/gpus_per_gpu_family
部署 AlphaGenome
AlphaGenome 可作为 Model Garden 中的自行部署模型提供。如需详细了解如何预配端点 基础架构以及如何将模型部署到 Cloud de Confiance by S3NS 项目,请参阅从 Model Garden 部署开放模型。
使用 AlphaGenome
用户可以使用 Python SDK 或 REST API 以编程方式与已部署的 AlphaGenome 端点进行交互。
如需查看完整的 API 参考文档、参数定义和详细架构,请参阅 官方 AlphaGenome 文档。
前提条件和身份验证
对已部署端点的访问权限使用 Cloud de Confiance by S3NS Identity and Access Management 进行管理。
确保执行环境(例如本地终端、虚拟机或 Colab)已通过具有 Agent Platform User (roles/aiplatform.user) 角色的凭据(服务帐号或最终用户凭据)进行身份验证。
用法
Python
安装 SDK
AlphaGenome Cloud SDK 的 Wheel 文件可在 GoogleCloudPlatform GitHub 代码库中找到。 您可以通过运行以下命令下载 Wheel 文件:
# Download the whl file using -
wget -q https://github.com/GoogleCloudPlatform/vertex-ai-samples/raw/main/notebooks/community/alphagenome/whl/alphagenome_cloud_sdk-0.4.2.11-py3-none-any.whl
# Install the whl file
pip install alphagenome_cloud_sdk-0.4.2.11-py3-none-any.whl
初始化客户端
您必须先初始化客户端,然后才能使用该模型:
from alphagenome.models import dna_client
from alphagenome_cloud_sdk.models import dna_client_http
# Create the HTTP client pointing to the Agent Platform endpoint.
# The `service_account` parameter is optional and only required if you are
# choosing to authenticate via service account impersonation.
dna_model = dna_client_http.create_http_client(
vertex_ai_url=vertex_ai_url,
# service_account=service_account # Uncomment to use service account impersonation
)
预测 DNA 序列的轨道
使用 predict_sequence 预测原始 DNA 字符串的基因组模态:
# Pad a synthetic sequence to 1 MB using 'N' for unknown/padding bases
padded_sequence = 'GATTACA'.center(dna_client.SEQUENCE_LENGTH_1MB, 'N')
output = dna_model.predict_sequence(
sequence=padded_sequence,
requested_outputs=[
dna_client.OutputType.CAGE, # Transcription Start Sites
dna_client.OutputType.DNASE, # Chromatin Accessibility
],
ontology_terms=[
'UBERON:0002048', # Lung tissue ontology term
]
)
# Access prediction values (shape: sequence_length, num_tracks)
dnase_signals = output.dnase.values
dnase_metadata = output.dnase.metadata
预测参考基因组间隔的轨道
使用 predict_interval 直接从参考基因组中的特定染色体区域预测模态:
from alphagenome.data.genome import Interval
# Define a genomic interval and resize it to the 1Mb context window
interval = Interval(
chromosome='chr19',
start=40991281,
end=41018398,
strand='.',
name='CYP2B6'
).resize(dna_client.SEQUENCE_LENGTH_1MB)
output = dna_model.predict_interval(
interval=interval,
requested_outputs=[dna_client.OutputType.RNA_SEQ],
ontology_terms=['UBERON:0001114'] # Right liver lobe
)
对变体效应进行评分(计算机模拟诱变)
使用 score_variant 比较参考 (REF) 序列与替代 (ALT) 突变序列的预测表达:
from alphagenome.data import genome
from alphagenome.models import variant_scorers
# Define the genetic variant
variant = genome.Variant(
chromosome='chr22',
position=36201698,
reference_bases='A',
alternate_bases='C',
)
# Select the variant scoring method for RNA-Seq
variant_scorer = variant_scorers.RECOMMENDED_VARIANT_SCORERS['RNA_SEQ']
# Execute the scoring
variant_scores = dna_model.score_variant(
interval=variant.reference_interval.resize(dna_client.SEQUENCE_LENGTH_1MB),
variant=variant,
variant_scorers=[variant_scorer],
fix_negative_strand=True
)
# Output is returned as an AnnData object containing raw and quantile scores
print("Scores shape:", variant_scores[0].X.shape)
REST
客户端可以使用标准 REST 客户端工具(如 curl)查询已部署的端点:
# Set your base endpoint URL
export ENDPOINT_URL="https://<your-endpoint-url>"
# (Optional) If you choose to impersonate a service account, set this variable
# export SERVICE_ACCOUNT="your-service-account-email@your-project.iam.gserviceaccount.com"
# Generate an OAuth2 access token using your current credentials
# If using service account impersonation, append: --impersonate-service-account=$SERVICE_ACCOUNT
export TOKEN=$(gcloud auth print-access-token)
curl -X POST \
-H "Authorization: Bearer $TOKEN" \
-H "Content-Type: application/json" \
-d '{
"model": "google/alphagenome-003",
"instances": [
{
"request_type": "predict_interval",
"data": {
"interval": {
"chromosome": "chr19",
"start": "40480552",
"end": "41529128",
"strand": "STRAND_UNSTRANDED"
},
"organism": "ORGANISM_HOMO_SAPIENS",
"requestedOutputs": ["OUTPUT_TYPE_ATAC"]
}
}
]
}' \
${ENDPOINT_URL}:streamRawPredict
请注意,AlphaGenome 端点需要将 streamRawPredict 操作附加到基本端点网址。
价格
AlphaGenome 需要付费订阅。如需了解 AlphaGenome 的价格,请与 Cloud de Confiance by S3NS 销售 专家联系或与您的 Cloud de Confiance by S3NS 客户支持团队合作。
您需要负责支付用于托管模型的基础架构的费用,包括 Agent Platform 端点和模型部署到的 GPU 实例。如需了解详情,请参阅 Agent Platform 价格。
限制
AlphaGenome 具有以下限制:
- 仅供研究使用:AlphaGenome 是一种研究工具,不 适用于临床诊断用途,也未获准用于此类用途。
- 1 MB 上下文范围:无法在单个预测查询中捕获距离 超过 1 MB 的基因组交互。
- 不支持微调:不支持在私有训练数据集上微调基础 AlphaGenome 模型。该模型仅适用于推理。
科学参考目录
为了支持科学界和开发者社区,下表列出了 AlphaGenome 的主要参考资料、文献和资源:
| 资源类型 | 标题和链接 | 说明 |
|---|---|---|
| 经过同行评审的文章 | Advancing regulatory variant effect prediction with AlphaGenome, Nature(2026 年 1 月) | 详细介绍模型架构、评估和性能基准的主要科学出版物。 |
| 预印本文章 | AlphaGenome: advancing regulatory variant effect prediction with a unified DNA sequence model,bioRxiv(2025 年 7 月) | 最初的同行评审前手稿。 |
| 通知 | AlphaGenome: AI for better understanding the genome,Google DeepMind 博客(2025 年 6 月) | 概述模型对基因组学影响的高级发布博文。 |
| API 文档 | AlphaGenome 文档 | Python SDK 和 HTTP API 架构的技术文档。 |
| 视频演示 | AlphaGenome:AI for better understanding the genome | 概述模型功能和基本交互流程的视频演示。(视频时长:30 分钟) |
| 快速入门笔记本 | AlphaGenome 快速入门 Colab 笔记本 | 提供 SDK 初始化和变体效应评分的可执行示例的笔记本。 |
支持与反馈
您可以通过以下方式获取 AlphaGenome 支持:
- 基因组科学和模型输出支持:如需讨论生物学、 模型预测、可解释性,或与 Google DeepMind 互动,请访问 公开的 AlphaGenome 和 EDM 社区论坛,网址为 alphagenomecommunity.com。
- 基础架构和平台支持:如有关于 Cloud de Confiance by S3NS 配额、加速器、客户端库问题、结算等问题, 请与您的客户支持团队联系,或向标准 Cloud de Confiance by S3NS 支持团队提交工单。