Phenotype-driven gene prioritization for rare diseases using graph convolution on heterogeneous networks
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: One of the major goals of genomic medicine is the identification of causal genomic variants in a patient and their relation to the observed clinical phenotypes. Prioritizing the genomic variants by considering only the genotype information usually identifies a few hundred potential variants. Narrowing it down further to find the causal disease genes and relating them to the observed clinical phenotypes remains a significant challenge, especially for rare diseases. METHODS: We propose a phenotype-driven gene prioritization approach using heterogeneous networks in the context of rare diseases. Towards this, we first built a heterogeneous network consisting of ontological associations as well as curated associations involving genes, diseases, phenotypes and pathways from multiple sources. Motivated by the recent progress in spectral graph convolutions, we developed a graph convolution based technique to infer new phenotype-gene associations from this initial set of associations. We included these inferred associations in the initial network and termed this integrated network HANRD (Heterogeneous Association Network for Rare Diseases). We validated this approach on 230 recently published rare disease clinical cases using the case phenotypes as input. RESULTS: When HANRD was queried with the case phenotypes as input, the causal genes were captured within Top-50 for more than 31% of the cases and within Top-200 for more than 56% of the cases. The results showed improved performance when compared to other state-of-the-art tools. CONCLUSIONS: In this study, we showed that the heterogeneous network HANRD, consisting of curated, ontological and inferred associations, helped improve causal gene identification in rare diseases. HANRD allows future enhancements by supporting incorporation of new entity types and additional information sources.
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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 | 0,001 | 0,006 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,003 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 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 ».