Image-based consensus molecular subtype (imCMS) classification of colorectal cancer using deep learning
Notice bibliographique
Résumé
OBJECTIVE: Complex phenotypes captured on histological slides represent the biological processes at play in individual cancers, but the link to underlying molecular classification has not been clarified or systematised. In colorectal cancer (CRC), histological grading is a poor predictor of disease progression, and consensus molecular subtypes (CMSs) cannot be distinguished without gene expression profiling. We hypothesise that image analysis is a cost-effective tool to associate complex features of tissue organisation with molecular and outcome data and to resolve unclassifiable or heterogeneous cases. In this study, we present an image-based approach to predict CRC CMS from standard H&E sections using deep learning. DESIGN: Training and evaluation of a neural network were performed using a total of n=1206 tissue sections with comprehensive multi-omic data from three independent datasets (training on FOCUS trial, n=278 patients; test on rectal cancer biopsies, GRAMPIAN cohort, n=144 patients; and The Cancer Genome Atlas (TCGA), n=430 patients). Ground truth CMS calls were ascertained by matching random forest and single sample predictions from CMS classifier. RESULTS: Image-based CMS (imCMS) accurately classified slides in unseen datasets from TCGA (n=431 slides, AUC)=0.84) and rectal cancer biopsies (n=265 slides, AUC=0.85). imCMS spatially resolved intratumoural heterogeneity and provided secondary calls correlating with bioinformatic prediction from molecular data. imCMS classified samples previously unclassifiable by RNA expression profiling, reproduced the expected correlations with genomic and epigenetic alterations and showed similar prognostic associations as transcriptomic CMS. CONCLUSION: This study shows that a prediction of RNA expression classifiers can be made from H&E images, opening the door to simple, cheap and reliable biological stratification within routine workflows.
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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 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 ».