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Enregistrement W2481094411 · doi:10.1186/s12920-016-0207-4

DL-ADR: a novel deep learning model for classifying genomic variants into adverse drug reactions

2016· article· en· W2481094411 sur OpenAlexafffund
Zhaohui Liang, Jimmy Xiangji Huang, Xing Zeng, Gang Zhang

Notice bibliographique

RevueBMC Medical Genomics · 2016
Typearticle
Langueen
DomainePharmacology, Toxicology and Pharmaceutics
ThématiquePharmacogenetics and Drug Metabolism
Établissements canadiensYork University
Organismes subventionnairesNational Institutes of HealthNatural Sciences and Engineering Research Council of CanadaNational Natural Science Foundation of China
Mots-clésPharmacogenomicsSingle-nucleotide polymorphismBiologyComputational biologyGeneticsLinkage disequilibriumHuman geneticsGenome-wide association studyBioinformaticsGenotypeGene

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: Genomic variations are associated with the metabolism and the occurrence of adverse reactions of many therapeutic agents. The polymorphisms on over 2000 locations of cytochrome P450 enzymes (CYP) due to many factors such as ethnicity, mutations, and inheritance attribute to the diversity of response and side effects of various drugs. The associations of the single nucleotide polymorphisms (SNPs), the internal pharmacokinetic patterns and the vulnerability of specific adverse reactions become one of the research interests of pharmacogenomics. The conventional genomewide association studies (GWAS) mainly focuses on the relation of single or multiple SNPs to a specific risk factors which are a one-to-many relation. However, there are no robust methods to establish a many-to-many network which can combine the direct and indirect associations between multiple SNPs and a serial of events (e.g. adverse reactions, metabolic patterns, prognostic factors etc.). In this paper, we present a novel deep learning model based on generative stochastic networks and hidden Markov chain to classify the observed samples with SNPs on five loci of two genes (CYP2D6 and CYP1A2) respectively to the vulnerable population of 14 types of adverse reactions. METHODS: A supervised deep learning model is proposed in this study. The revised generative stochastic networks (GSN) model with transited by the hidden Markov chain is used. The data of the training set are collected from clinical observation. The training set is composed of 83 observations of blood samples with the genotypes respectively on CYP2D6*2, *10, *14 and CYP1A2*1C, *1 F. The samples are genotyped by the polymerase chain reaction (PCR) method. A hidden Markov chain is used as the transition operator to simulate the probabilistic distribution. The model can perform learning at lower cost compared to the conventional maximal likelihood method because the transition distribution is conditional on the previous state of the hidden Markov chain. A least square loss (LASSO) algorithm and a k-Nearest Neighbors (kNN) algorithm are used as the baselines for comparison and to evaluate the performance of our proposed deep learning model. RESULTS: There are 53 adverse reactions reported during the observation. They are assigned to 14 categories. In the comparison of classification accuracy, the deep learning model shows superiority over the LASSO and kNN model with a rate over 80 %. In the comparison of reliability, the deep learning model shows the best stability among the three models. CONCLUSIONS: Machine learning provides a new method to explore the complex associations among genomic variations and multiple events in pharmacogenomics studies. The new deep learning algorithm is capable of classifying various SNPs to the corresponding adverse reactions. We expect that as more genomic variations are added as features and more observations are made, the deep learning model can improve its performance and can act as a black-box but reliable verifier for other GWAS studies.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,002
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesMéta-épidémiologie (sens strict), Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,811
Score d'incertitude au seuil1,000

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0020,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0010,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0010,000
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

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.

Tête enseignante Opus0,136
Tête enseignante GPT0,415
Écart entre enseignants0,279 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations22
Publié2016
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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