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Enregistrement W4390873812 · doi:10.1101/2024.01.15.572211

A method to identify high consensus predictions of single-cell metabolic flux

2024· preprint· en· W4390873812 sur OpenAlexaff
Michael Amiss, Julian J. Lum, Hosna Jabbari

Notice bibliographique

RevuebioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory) · 2024
Typepreprint
Langueen
DomaineBiochemistry, Genetics and Molecular Biology
ThématiqueMicrobial Metabolic Engineering and Bioproduction
Établissements canadiensUniversity of Alberta
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésComputer scienceTranscriptomeFlux (metallurgy)Computational biologyMetabolomicsCompassPopulationSystems biologyFlux balance analysisBioinformaticsData miningBiologyChemistryMedicinePhysicsGenetics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

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.

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)0,003
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,011
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,003
Score d'incertitude au seuil0,014

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0030,011
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0020,001
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
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 Opus0,011
Tête enseignante GPT0,243
Écart entre enseignants0,232 · 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'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

Citations0
Publié2024
Routes d'admission1
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