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Enregistrement W4384830006 · doi:10.1101/2023.07.18.549619

Using random forests to uncover the predictive power of distance–varying cell interactions in tumor microenvironments

2023· preprint· en· W4384830006 sur OpenAlexaff
Jeremy VanderDoes, Claire Marceaux, Kenta Yokote, Marie-Liesse Asselin-Labat, Gregory E. Rice, Jack Hywood

Notice bibliographique

RevuebioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory) · 2023
Typepreprint
Langueen
DomaineBiochemistry, Genetics and Molecular Biology
ThématiqueSingle-cell and spatial transcriptomics
Établissements canadiensUniversity of Waterloo
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésSpatial analysisComputer scienceRandom forestPredictive powerTumor microenvironmentCancerData scienceMedicineGeographyStatisticsMachine learningMathematics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract Tumor microenvironments (TMEs) contain vast amounts of information on patient’s cancer through their cellular composition and the spatial distribution of tumor cells and immune cell populations. Exploring variations in TMEs among patients and cancer types, as well as determining the extent to which this information can predict variables such as patient survival or treatment success with emerging immunotherapies, is of great interest. Moreover, in the face of a large number of potential spatial cell interactions to consider, we often wish to identify specific interactions that are useful in making such predictions. We present an approach to achieve these goals based on summarizing spatial relationships in the TME using spatial K functions, and then applying functional data analysis and random forest models to both predict outcomes of interest and identify important spatial relationships. This approach is shown to be effective in simulation experiments. We further used the proposed approach to interrogate two real data sets of Multiplexed Ion Beam Images of TMEs in triple negative breast cancer and lung cancer patients. The methods proposed are publicly available in a companion R package funkycells . Author summary Spatial data on the tumor microenvironment (TME) are becoming more prevalent. Existing methods to interrogate such data often have several deficiencies: (1) they rely on estimating the spatial relationships among cells by examining simple counts of cells within a single radius, (2) they do not come with ways to evaluate the statistical significance of any findings, or (3) they consider multiple individual interactions resulting in overly optimistic estimates of interaction importances. Our approach, which leverages techniques in spatial statistics and uses a benchmark ensemble machine learning method addresses (1), since the K functions used encode the relative densities of cells over all radii up to a user-selected maximum radius, and (2) we have developed a custom approach based on permutation and cross-validation to evaluate the statistical significance of any findings of significant spatial interactions in the TME, (3) over potentially multiple interactions. Our approach is also freely available with an R implementation called funkycells . In the analysis of two real data sets, we have seen that the method performs well, and gives the expected results. We think this will be a robust tool to add to the toolbox for researchers looking to interrogate, what can be sometimes unwieldy, TME data.

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 distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesMéta-épidémiologie (sens strict)
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,029
Score d'incertitude au seuil1,000

Scores Codex et Gemma par catégorie

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

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.

Tête enseignante Opus0,019
Tête enseignante GPT0,236
Écart entre enseignants0,217 · 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 tête enseignante, pas un consensus.

Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
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

Citations1
Publié2023
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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