Assessing the Feasibility of Learning Biomedical Phenotype Patterns Using High-Throughput Omics Profiles
Notice bibliographique
Résumé
A decade after the completion of the human genome project, the rapid advancement of the high-throughput measurement technologies has made omics (genomics, epigenomics, transcriptomics, metabolomics) profiling feasible. The availability of such omics profiles has raised the hope for the development of more accurate disease models that will help improve the existing clinical strategies for disease prevention, diagnosis, prognosis, and treatment. Revealing the hidden pattern of diseases based on high-throughput omics profiles is only feasible if we choose the appropriate informatics techniques. While the basic univariate statistical analysis techniques are applicable to some extent within the reductionist paradigm of disease studies, supervised machine learning techniques are relevant in the systems biology paradigm of disease studies. This dissertation utilizes such machine learning techniques and foundations to analyze, experimentally and analytically, the feasibility of learning breast cancer and ancestral origins based on a genome wide scan of single nucleotide polymorphisms. In the former task, using a dataset from Alberta with 696 samples (348 breast cancer cases and 348 controls) over 900K features, we achieved 59.55% leave-one-out cross validation accuracy in breast cancer susceptibility prediction, after examining a wide range of supervised learning methods. In the latter task, using the international HapMap project phase II and III dataset with hundreds of samples with different continental and subcontinental ancestral origins over 900K or 1450K features, we developed a novel learning method, ETHNOPRED, that achieved over 90% 10 fold cross validation accuracies in various continental, and subcontinental population identification problems. Our sample complexity analysis (in the probably approximately correct learning framework) suggests that the ancestral origin prediction task is a case of realizable learning with many irrelevant features and so requires only a relatively small number of instances, while the breast cancer prediction task appears to be a case of unrealizable learning with relevant hidden features and hidden subclasses, explaining why it requires a large number of instances to be learned effectively, which we suspect is why the results here were not as good.
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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 | 0,012 | 0,025 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,002 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
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.
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 ».