Machine learning hypothesis-generation for patient stratification and target discovery in rare disease: our experience with Open Science in ALS
Notice bibliographique
Résumé
Introduction: Advances in machine learning (ML) methodologies, combined with multidisciplinary collaborations across biological and physical sciences, has the potential to propel drug discovery and development. Open Science fosters this collaboration by releasing datasets and methods into the public space; however, further education and widespread acceptance and adoption of Open Science approaches are necessary to tackle the plethora of known disease states. Motivation: In addition to providing much needed insights into potential therapeutic protein targets, we also aim to demonstrate that small patient datasets have the potential to provide insights that usually require many samples (>5,000). There are many such datasets available and novel advancements in ML can provide valuable insights from these patient datasets. Problem statement: Using a public dataset made available by patient advocacy group AnswerALS and a multidisciplinary Open Science approach with a systems biology augmented ML technology, we aim to validate previously reported drug targets in ALS and provide novel insights about ALS subpopulations and potential drug targets using a unique combination of ML methods and graph theory. Methodology: We use NetraAI to generate hypotheses about specific patient subpopulations, which were then refined and validated through a combination of ML techniques, systems biology methods, and expert input. Results: We extracted 8 target classes, each comprising of several genes that shed light into ALS pathophysiology and represent new avenues for treatment. These target classes are broadly categorized as inflammation, epigenetic, heat shock, neuromuscular junction, autophagy, apoptosis, axonal transport, and excitotoxicity. These findings are not mutually exclusive, and instead represent a systematic view of ALS pathophysiology. Based on these findings, we suggest that simultaneous targeting of ALS has the potential to mitigate ALS progression, with the plausibility of maintaining and sustaining an improved quality of life (QoL) for ALS patients. Even further, we identified subpopulations based on disease onset. Conclusion: In the spirit of Open Science, this work aims to bridge the knowledge gap in ALS pathophysiology to aid in diagnostic, prognostic, and therapeutic strategies and pave the way for the development of personalized treatments tailored to the individual's needs.
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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 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| 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 ».