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Enregistrement W4362594648 · doi:10.1158/1538-7445.am2023-5440

Abstract 5440: Deep-learning model for tumor type classification enables enhanced clinical decision support in cancer diagnosis

2023· article· en· W4362594648 sur OpenAlexaff
Madison Darmofal, Shalabh Suman, Gurnit Atwal, Jie‐Fu Chen, Anna M. Varghese, Jason C. Chang, Anoop Balakrishnan Rema, Aijazuddin Syed, Quaid Morris, Michael Berger

Notice bibliographique

RevueCancer Research · 2023
Typearticle
Langueen
DomaineBiochemistry, Genetics and Molecular Biology
ThématiqueCancer Genomics and Diagnostics
Établissements canadiensUniversity of Toronto
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésIndelCancerDeep learningMedicineDeep sequencingClassifier (UML)Artificial intelligenceComputational biologyMedical diagnosisOncologyMachine learningBioinformaticsGenomeGeneComputer scienceInternal medicineBiologyGeneticsPathologySingle-nucleotide polymorphism

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract Background: Knowledge of a patient’s tumor type is essential for guiding clinical treatment decisions in cancer, but histologically-based diagnosis remains challenging for a subset of cancers. Genomic alterations are highly indicative of tumor type and can be used to build classifiers that predict diagnoses, but most genomic-based classification methods use whole genome sequencing (WGS) data which is not feasible for widespread clinical implementation at present. Clinical sequencing is typically performed using cancer gene panels that target individual mutations, often drivers, but previous tumor type classifiers developed using driver-based features alone perform poorly. We hypothesize that a classifier developed using state-of-the-art deep-learning methods and a sufficiently large training cohort would be able to overcome previous accuracy limitations and support the development of a clinically-relevant tumor type prediction model. Methods: We present Deep Genome-Derived Diagnosis (GDD-ENS), an ensemble-based deep-learning tumor type classification method trained using data from cancer gene panel sequencing. We specifically use data from MSK-IMPACT, an FDA-authorized clinical sequencing assay that reports genomic alterations including mutations, indels, copy number alterations, and gene fusions across 505 cancer-associated genes. We aggregated a discovery cohort of 35,372 patients with solid tumors profiled with MSK-IMPACT across 38 common cancer types and used this set to generate 4,487 somatic mutation features for development. Results: GDD-ENS achieves 78.8% accuracy on a held out validation cohort of 6971 patients. For the 71.9% of predictions assigned a high confidence by the model, accuracy increases to 92.7%, rivaling WGS-based models. We use Shapley Values to report prediction-specific feature importance, and aggregate them across cancer types to show GDD-ENS identifies known cancer type-genomic alteration trends. GDD-ENS also, with high accuracy, identifies patients with cancer types not included in the 38 common types using metrics derived from ensemble statistics. For patients where non-genomic information could further guide predictions, we implement a customizable prediction-specific adaptive prior distribution and report improved accuracy after adjusting predictions to account for features such as metastatic sample biopsy site. Finally, we apply GDD-ENS to a set of 1,123 patients with Cancers of Unknown Primary (CUP) and return high confidence predictions for 49% of these patients, in some cases matching predictions on CUP samples with diagnoses that were later confirmed through additional sampling and disease progression. Conclusions: Integrating GDD-ENS into prospective clinical sequencing workflows will enable clinically-relevant tumor type predictions that can guide treatment decisions in real-time. Citation Format: Madison Darmofal, Shalabh Suman, Gurnit Atwal, Jie-Fu Chen, Anna Varghese, Jason C. Chang, Anoop Balakrishnan Rema, Aijazuddin Syed, Quaid Morris, Michael Berger. Deep-learning model for tumor type classification enables enhanced clinical decision support in cancer diagnosis. [abstract]. In: Proceedings of the American Association for Cancer Research Annual Meeting 2023; Part 1 (Regular and Invited Abstracts); 2023 Apr 14-19; Orlando, FL. Philadelphia (PA): AACR; Cancer Res 2023;83(7_Suppl):Abstract nr 5440.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,003
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,010
Score d'incertitude au seuil0,019

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,003
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0030,001

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.

Tête enseignante Opus0,171
Tête enseignante GPT0,484
Écart entre enseignants0,313 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations2
Publié2023
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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