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Enregistrement W4391353343 · doi:10.1186/s13040-024-00355-3

Revealing third-order interactions through the integration of machine learning and entropy methods in genomic studies

2024· article· en· W4391353343 sur OpenAlexfundno aff
Burcu Yaldız, Onur Erdoğan, Sevda Rafatov, Cem İyigün, Yeşim Aydın Son

Notice bibliographique

RevueBioData Mining · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineBiochemistry, Genetics and Molecular Biology
ThématiqueGenetic Associations and Epidemiology
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesNational Institute on AgingCanadian Institutes of Health ResearchGenentechIXICOH. Lundbeck A/SServierNational Institutes of HealthTürkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma KurumuEisaiPfizerNovartis Pharmaceuticals CorporationU.S. Department of DefenseMeso Scale DiagnosticsNorthern California Institute for Research and EducationF. Hoffmann-La RocheUniversity of Southern CaliforniaBioClinicaBristol-Myers SquibbEli Lilly and CompanyBiogen
Mots-clésGenome-wide association studyComputer scienceEpistasisSingle-nucleotide polymorphismGenetic associationSNPComputational biologyArtificial intelligenceData miningMachine learningBiologyGeneticsGenotypeGene

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: Non-linear relationships at the genotype level are essential in understanding the genetic interactions of complex disease traits. Genome-wide association Studies (GWAS) have revealed statistical association of the SNPs in many complex diseases. As GWAS results could not thoroughly reveal the genetic background of these disorders, Genome-Wide Interaction Studies have started to gain importance. In recent years, various statistical approaches, such as entropy-based methods, have been suggested for revealing these non-additive interactions between variants. This study presents a novel prioritization workflow integrating two-step Random Forest (RF) modeling and entropy analysis after PLINK filtering. PLINK-RF-RF workflow is followed by an entropy-based 3-way interaction information (3WII) method to capture the hidden patterns resulting from non-linear relationships between genotypes in Late-Onset Alzheimer Disease to discover early and differential diagnosis markers. RESULTS: Three models from different datasets are developed by integrating PLINK-RF-RF analysis and entropy-based three-way interaction information (3WII) calculation method, which enables the detection of the third-order interactions, which are not primarily considered in epistatic interaction studies. A reduced SNP set is selected for all three datasets by 3WII analysis by PLINK filtering and prioritization of SNP with RF-RF modeling, promising as a model minimization approach. Among SNPs revealed by 3WII, 4 SNPs out of 19 from GenADA, 1 SNP out of 27 from ADNI, and 4 SNPs out of 106 from NCRAD are mapped to genes directly associated with Alzheimer Disease. Additionally, several SNPs are associated with other neurological disorders. Also, the genes the variants mapped to in all datasets are significantly enriched in calcium ion binding, extracellular matrix, external encapsulating structure, and RUNX1 regulates estrogen receptor-mediated transcription pathways. Therefore, these functional pathways are proposed for further examination for a possible LOAD association. Besides, all 3WII variants are proposed as candidate biomarkers for the genotyping-based LOAD diagnosis. CONCLUSION: The entropy approach performed in this study reveals the complex genetic interactions that significantly contribute to LOAD risk. We benefited from the entropy-based 3WII as a model minimization step and determined the significant 3-way interactions between the prioritized SNPs by PLINK-RF-RF. This framework is a promising approach for disease association studies, which can also be modified by integrating other machine learning and entropy-based interaction methods.

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)0,005
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,009
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: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,005
Score d'incertitude au seuil0,025

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0050,009
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,003
Bibliométrie0,0030,002
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,002
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

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 Opus0,074
Tête enseignante GPT0,422
Écart entre enseignants0,348 · 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
GenreMéthodes

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

En bref

Citations5
Publié2024
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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