Gene selection for the reconstruction of stem cell differentiation trees: a linear programming approach
Notice bibliographique
Résumé
MOTIVATION: Stem cell differentiation is largely guided by master transcriptional regulators, but it also depends on the expression of other types of genes, such as cell cycle genes, signaling genes, metabolic genes, trafficking genes, etc. Traditional approaches to understanding gene expression patterns across multiple conditions, such as principal components analysis or K-means clustering, can group cell types based on gene expression, but they do so without knowledge of the differentiation hierarchy. Hierarchical clustering can organize cell types into a tree, but in general this tree is different from the differentiation hierarchy itself. METHODS: Given the differentiation hierarchy and gene expression data at each node, we construct a weighted Euclidean distance metric such that the minimum spanning tree with respect to that metric is precisely the given differentiation hierarchy. We provide a set of linear constraints that are provably sufficient for the desired construction and a linear programming approach to identify sparse sets of weights, effectively identifying genes that are most relevant for discriminating different parts of the tree. RESULTS: We apply our method to microarray gene expression data describing 38 cell types in the hematopoiesis hierarchy, constructing a weighted Euclidean metric that uses just 175 genes. However, we find that there are many alternative sets of weights that satisfy the linear constraints. Thus, in the style of random-forest training, we also construct metrics based on random subsets of the genes and compare them to the metric of 175 genes. We then report on the selected genes and their biological functions. Our approach offers a new way to identify genes that may have important roles in stem cell differentiation. CONTACT: tperkins@ohri.ca SUPPLEMENTARY INFORMATION: Supplementary data are available at Bioinformatics online.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,006 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».