中国团队夺AI虚拟细胞挑战赛冠军，5000人参赛

2025年12月，Arc Institute举办虚拟细胞挑战赛（VCC）：对细胞施加一次干扰（敲除基因或加入药物），预测细胞后续变化。114个国家、1200多支队伍、超5000名参赛者累计提交13781次，冠军为中国团队百图生科。其背后是快速升温的AI虚拟细胞（AIVC）。

AlphaFold已实现蛋白质结构预测突破，但生物学目标更远：模拟完整细胞生命活动，这正是AIVC要攻克的难题。2024年12月，《Cell》刊发纲领性论文，Stephen Quake、Theofanis Karaletsos等40余位作者搭建整体框架；半年后Arc Institute发起VCC；2025年11月，陈-扎克伯格倡议（CZI）宣布全面转向AI驱动生物学研究，并收购EvolutionaryScale。

AIVC指输入一种细胞状态，通过基因敲除、药物处理、环境变化等扰动，预测细胞变化，核心是细胞对外界干预的应答。纲领论文将其分为三个尺度：分子层面理解基因、蛋白质及调控关系；细胞层面预测状态转换；多细胞与组织层面刻画细胞相互作用。框架由两大模块构成：“通用表示”（UR）统一不同来源数据的表征空间；“虚拟仪器”将显微镜、测序仪和扰动实验功能搬进电脑。这与AlphaFold有本质差别：AlphaFold捕捉蛋白质静态三维结构，AIVC推演扰动后细胞状态随时间的变化，输出随条件变化的过程，难度不在同一量级。

三项关键技术同时成熟推动这一趋势：单细胞测序和空间组学积累海量样本；Transformer带来从大规模数据提炼规律的范式；GPU算力集群使十亿级细胞训练成为可能。

模型脉络逐步清晰。2023年Gladstone Institutes与UCSF的Christina Theodoris团队发表Geneformer，用3000万细胞训练；2024年多伦多大学Bo Wang团队推出scGPT；百图生科与清华大学张学工、马剑竹团队推出scFoundation，使用5000万细胞；中国科学院“指南针联盟”的GeneCompass纳入1.26亿个人和小鼠细胞，2024年10月发表于《Cell Research》。2025年规模继续膨胀：CZI发布TranscriptFormer，覆盖12个物种、1.12亿细胞；Arc Institute推出State，使用1.67亿观测细胞和超1亿扰动细胞，覆盖70种细胞背景；2025年10月，Google与耶鲁大学基于Gemma推出Cell2Sentence-Scale 27B，参数达270亿。

数据侧竞赛同样激烈。2025年2月，Tahoe-100M开源1亿细胞、1100多种小分子扰动数据；同月Arc Virtual Cell Atlas上线，汇集超3亿细胞，含Tahoe-100M和约2亿细胞、覆盖21个物种的scBaseCamp；CZI牵头的十亿细胞计划同月启动，联合10x Genomics和Ultima Genomics，目标生产10亿细胞扰动数据。模型与数据相互咬合，行业“飞轮”转动：更多数据训练更强模型，更强模型设计下一轮实验，实验再产生新数据。竞争焦点已从观测数据转向扰动数据，后者更接近回答“为什么会变成这样”，即因果关系刻画。

CZI是最具代表性的激进投入者。2025年11月，CZI将CZI Science与Biohub合并，旗舰项目定为“虚拟免疫系统”，算力计划到2028年扩展至1万张GPU；次日宣布收购EvolutionaryScale，其创始人Alex Rives出任Biohub科学负责人。2025年8月CZI发布rBio，称首个基于虚拟细胞模拟训练的推理模型，在PerturbQA基准达SOTA；10月Virtual Cells Platform上架rBio、GREmLN和TranscriptFormer，并引入NVIDIA的Clara、MONAI和CodonFM。Arc Institute采取模型、数据、评测三线并进：2025年6月VCC框架论文发表于《Cell》，将VCC定位为标准化评测竞赛；2026年1月，Tahoe、Arc与Biohub达成合作，计划构建并开源超1.2亿细胞、22.5万组药物患者交互的大规模扰动数据集。技术路线、核心数据、算力资源与评测标准正持续向少数头部机构集中。

科技公司参与度各异。NVIDIA主要提供算力与工具，既与CZI合作，也与Arc共同开发基因组模型Evo 2；Google的C2S-Scale提出新假设，使用CK2抑制剂silmitasertib联合低剂量干扰素可增强肿瘤抗原呈递，已获实验验证；Microsoft Research设立Virtual Cells方向，用因果表征学习预测遗传扰动，实验验证了新T细胞调控因子，但其团队提醒继续扩大观测性单细胞预训练数据收益可能有限。Isomorphic Labs正在内部组装虚拟细胞组件，仍处路线图阶段。

药企已将模型视为可定价资产。Genentech由Aviv Regev执掌gRED，发布可搜索2340万细胞的SCimilarity和扰动预测框架Presage，据Contrary Research 2026年评估，这是药企中规模最大的内部虚拟细胞项目。Xaira于2024年4月成立，承诺融资超10亿美元，科学联合创始人包括诺贝尔奖得主David Baker；2025年6月开源800万细胞的X-Atlas/Orion Perturb-seq数据集。2026年1月，Noetik与GSK达成五年期协议，首付款5000万美元，许可其OCTO-VC用于非小细胞肺癌和结直肠癌研究，该模型约15亿参数，用近