A method to identify high consensus predictions of single-cell metabolic flux
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Altered metabolism is a key contributor to pathology in numerous disease states, including cancer. These changes can occur within certain pathological cells, or within a population of cells. Two recently developed single-cell flux prediction tools, Single-cell Flux Estimation Analysis (“scFEA”) and Compass, have shown success in predicting cellular metabolism using readily available transcriptome data. By adapting the outputs of these tools, we sought to determine if they can work in concert to identify higher confidence consensus flux predictions. We created a set of reaction modules for the two systems. By testing multiple function composites with sets of modularized Compass outputs, we identified a method that showed the highest global similarity to the outputs of scFEA. Our analysis showed broad biological areas of agreement between the results of the two systems when applied to single-cell data arising from both pathological and healthy samples, with pathological samples increasing system consensus. Consensus testing on matched transcriptome and metabolomics data suggested that agreement between the two systems could indicate at least a minimal degree of coherence between both systems and direct metabolite measurements. Overall, we demonstrated that automated Comparisons between the outputs of Compass and scFEA are possible, applicable to data arising from pathological samples, and that such a consensus approach can reveal strongly correlated predictions between these two systems. Author summary Studying the metabolism of individual cells allows us to understand the mechanisms behind a myriad of diseases. However, single-cell metabolism cannot readily be measured. Computational tools exist to predict metabolism, but validating their outputs requires metabolic measurements. To address this circular shortcoming, we created a method to automatically adapt and compare the outputs of two popular systems used to predict single-cell metabolism from genetic data. In other fields, using predictive methods in an ensemble has provided superior accuracy, and we speculated that the same may hold true for computational predictions of single-cell metabolism. Our work demonstrated that these two systems can be used together to find agreement on a broad range of metabolic processes related to disease. Further, our results, although early, suggest that system agreement may indicate genuine shifts in the underlying biology of a cell population. Owing to the methodologies used by the two systems, such changes could be studied at both a broad or granular level. As our comparison tools provide rapid readouts of such system agreement, they could potentially be used as part of an exploratory pipeline to aid in identification of candidate metabolic mechanisms as drug targets.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi 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.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,003 | 0,011 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,001 |
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.
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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».