Public health in genetic spaces: a statistical framework to optimize cluster-based outbreak detection
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Notice bibliographique
Résumé
Abstract Genetic clustering is a popular method for characterizing variation in transmission rates for rapidly evolving viruses, and could potentially be used to detect outbreaks in ‘near real time’. However, the statistical properties of clustering are poorly understood in this context, and there are no objective guidelines for setting clustering criteria. Here, we develop a new statistical framework to optimize a genetic clustering method based on the ability to forecast new cases. We analysed the pairwise Tamura-Nei (TN93) genetic distances for anonymized HIV-1 subtype B pol sequences from Seattle (n = 1,653) and Middle Tennessee, USA (n = 2,779), and northern Alberta, Canada (n = 809). Under varying TN93 thresholds, we fit two models to the distributions of new cases relative to clusters of known cases: 1, a null model that assumes cluster growth is strictly proportional to cluster size, i.e. no variation in transmission rates among individuals; and 2, a weighted model that incorporates individual-level covariates, such as recency of diagnosis. The optimal threshold maximizes the difference in information loss between models, where covariates are used most effectively. Optimal TN93 thresholds varied substantially between data sets, e.g. 0.0104 in Alberta and 0.016 in Seattle and Tennessee, such that the optimum for one population would potentially misdirect prevention efforts in another. For a given population, the range of thresholds where the weighted model conferred greater predictive accuracy tended to be narrow (±0.005 units), and the optimal threshold tended to be stable over time. Our framework also indicated that variation in the recency of HIV diagnosis among clusters was significantly more predictive of new cases than sample collection dates (ΔAIC > 50). These results suggest that one cannot rely on historical precedence or convention to configure genetic clustering methods for public health applications, especially when translating methods between settings of low-level and generalized epidemics. Our framework not only enables investigators to calibrate a clustering method to a specific public health setting, but also provides a variable selection procedure to evaluate different predictive models of cluster growth.
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Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi 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.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,003 |
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 découle