Geographically weighted linear combination test for gene-set analysis of a continuous spatial phenotype as applied to intratumor heterogeneity
Notice bibliographique
Résumé
Background: The impact of gene-sets on a spatial phenotype is not necessarily uniform across different locations of cancer tissue. This study introduces a computational platform, GWLCT, for combining gene set analysis with spatial data modeling to provide a new statistical test for location-specific association of phenotypes and molecular pathways in spatial single-cell RNA-seq data collected from an input tumor sample. Methods: The main advantage of GWLCT consists of an analysis beyond global significance, allowing the association between the gene-set and the phenotype to vary across the tumor space. At each location, the most significant linear combination is found using a geographically weighted shrunken covariance matrix and kernel function. Whether a fixed or adaptive bandwidth is determined based on a cross-validation cross procedure. Our proposed method is compared to the global version of linear combination test (LCT), bulk and random-forest based gene-set enrichment analyses using data created by the Visium Spatial Gene Expression technique on an invasive breast cancer tissue sample, as well as 144 different simulation scenarios. Results: In an illustrative example, the new geographically weighted linear combination test, GWLCT, identifies the cancer hallmark gene-sets that are significantly associated at each location with the five spatially continuous phenotypic contexts in the tumors defined by different well-known markers of cancer-associated fibroblasts. Scan statistics revealed clustering in the number of significant gene-sets. A spatial heatmap of combined significance over all selected gene-sets is also produced. Extensive simulation studies demonstrate that our proposed approach outperforms other methods in the considered scenarios, especially when the spatial association increases. Conclusion: Our proposed approach considers the spatial covariance of gene expression to detect the most significant gene-sets affecting a continuous phenotype. It reveals spatially detailed information in tissue space and can thus play a key role in understanding the contextual heterogeneity of cancer cells.
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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 | 0,001 |
| 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 ».