Single nucleotide polymorphism genes and mitochondrial DNA haplogroups as biomarkers for early prediction of knee osteoarthritis structural progressors: use of supervised machine learning classifiers
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Knee osteoarthritis is the most prevalent chronic musculoskeletal debilitating disease. Current treatments are only symptomatic, and to improve this, we need a robust prediction model to stratify patients at an early stage according to the risk of joint structure disease progression. Some genetic factors, including single nucleotide polymorphism (SNP) genes and mitochondrial (mt)DNA haplogroups/clusters, have been linked to this disease. For the first time, we aim to determine, by using machine learning, whether some SNP genes and mtDNA haplogroups/clusters alone or combined could predict early knee osteoarthritis structural progressors. METHODS: Participants (901) were first classified for the probability of being structural progressors. Genotyping included SNP genes TP63, FTO, GNL3, DUS4L, GDF5, SUPT3H, MCF2L, and TGFA; mtDNA haplogroups H, J, T, Uk, and others; and clusters HV, TJ, KU, and C-others. They were considered for prediction with major risk factors of osteoarthritis, namely, age and body mass index (BMI). Seven supervised machine learning methodologies were evaluated. The support vector machine was used to generate gender-based models. The best input combination was assessed using sensitivity and synergy analyses. Validation was performed using tenfold cross-validation and an external cohort (TASOAC). RESULTS: From 277 models, two were defined. Both used age and BMI in addition for the first one of the SNP genes TP63, DUS4L, GDF5, and FTO with an accuracy of 85.0%; the second profits from the association of mtDNA haplogroups and SNP genes FTO and SUPT3H with 82.5% accuracy. The highest impact was associated with the haplogroup H, the presence of CT alleles for rs8044769 at FTO, and the absence of AA for rs10948172 at SUPT3H. Validation accuracy with the cross-validation (about 95%) and the external cohort (90.5%, 85.7%, respectively) was excellent for both models. CONCLUSIONS: This study introduces a novel source of decision support in precision medicine in which, for the first time, two models were developed consisting of (i) age, BMI, TP63, DUS4L, GDF5, and FTO and (ii) the optimum one as it has one less variable: age, BMI, mtDNA haplogroup, FTO, and SUPT3H. Such a framework is translational and would benefit patients at risk of structural progressive knee osteoarthritis.
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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) | 0,001 | 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 ».