Group and Basis Restricted Non-Negative Matrix Factorization and Random Forest for Molecular Histotype Classification and Raman Biomarker Monitoring in Breast Cancer
Notice bibliographique
Résumé
Raman spectroscopy is a non-invasive optical technique that can be used to investigate biochemical information embedded in cells and tissues exposed to ionizing radiation used in cancer therapy. Raman spectroscopy could potentially be incorporated in personalized radiation treatment design as a tool to monitor radiation response in at the metabolic level. However, tracking biochemical dynamics remains challenging for Raman spectroscopy. Here we developed a novel analytical framework by combining group and basis restricted non-negative matrix factorization and random forest (GBR-NMF-RF). This framework can monitor radiation response profiles in different molecular histotypes and biochemical dynamics in irradiated breast cancer cells. Five subtypes of; human breast cancer (MCF-7, BT-474, MDA-MB-230, and SK-BR-3) and normal cells derived from human breast tissue (MCF10A) which had been exposed to ionizing radiation were tested in this framework. Reference Raman spectra of 20 biochemicals were collected and used as the constrained Raman biomarkers in the GBR-NMF-RF framework. We obtained scores for individual biochemicals corresponding to the contribution of each Raman reference spectrum to each spectrum obtained from the five cell types. A random forest classifier was then fitted to the chemical scores for performing molecular histotype classifications (HER2, PR, ER, Ki67, and cancer versus non-cancer) and assessing the importance of the Raman biochemical basis spectra for each classification test. Overall, the GBR-NMF-RF framework yields classification results with high accuracy (>97%), high sensitivity (>97%), and high specificity (>97%). Variable importance calculated in the random forest model indicated high contributions from glycogen and lipids (cholesterol, phosphatidylserine, and stearic acid) in molecular histotype classifications.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
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 | 0,000 |
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 tête enseignante, 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 ».