Deep learning of immune cell differentiation
Notice bibliographique
Résumé
Although we know many sequence-specific transcription factors (TFs), how the DNA sequence of cis-regulatory elements is decoded and orchestrated on the genome scale to determine immune cell differentiation is beyond our grasp. Leveraging a granular atlas of chromatin accessibility across 81 immune cell types, we asked if a convolutional neural network (CNN) could learn to infer cell type-specific chromatin accessibility solely from regulatory DNA sequences. With a tailored architecture and an ensemble approach to CNN parameter interpretation, we show that our trained network ("AI-TAC") does so by rediscovering ab initio the binding motifs for known regulators and some unknown ones. Motifs whose importance is learned virtually as functionally important overlap strikingly well with positions determined by chromatin immunoprecipitation for several TFs. AI-TAC establishes a hierarchy of TFs and their interactions that drives lineage specification and also identifies stage-specific interactions, like Pax5/Ebf1 vs. Pax5/Prdm1, or the role of different NF-κB dimers in different cell types. AI-TAC assigns Spi1/Cebp and Pax5/Ebf1 as the drivers necessary for myeloid and B lineage fates, respectively, but no factors seemed as dominantly required for T cell differentiation, which may represent a fall-back pathway. Mouse-trained AI-TAC can parse human DNA, revealing a strikingly similar ranking of influential TFs and providing additional support that AI-TAC is a generalizable regulatory sequence decoder. Thus, deep learning can reveal the regulatory syntax predictive of the full differentiative complexity of the immune system.
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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 | 0,000 | 0,001 |
| 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 | 0,001 | 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) | 0,001 | 0,001 |
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 ».