Application of SWATH Mass Spectrometry and Machine Learning in the Diagnosis of Inflammatory Bowel Disease Based on the Stool Proteome
Notice bibliographique
Résumé
Inflammatory bowel disease (IBD) flare-ups exhibit symptoms that are similar to other diseases and conditions, making diagnosis and treatment complicated. Currently, the gold standard for diagnosing and monitoring IBD is colonoscopy and biopsy, which are invasive and uncomfortable procedures, and the fecal calprotectin test, which is not sufficiently accurate. Therefore, it is necessary to develop an alternative method. In this study, our aim was to provide proof of concept for the application of Sequential Window Acquisition of All Theoretical Mass Spectra-Mass spectrometry (SWATH-MS) and machine learning to develop a non-invasive and accurate predictive model using the stool proteome to distinguish between active IBD patients and symptomatic non-IBD patients. Proteome profiles of 123 samples were obtained and data processing procedures were optimized to select an appropriate pipeline. The differentially abundant analysis identified 48 proteins. Utilizing correlation-based feature selection (Cfs), 7 proteins were selected for proceeding steps. To identify the most appropriate predictive machine learning model, five of the most popular methods, including support vector machines (SVMs), random forests, logistic regression, naive Bayes, and k-nearest neighbors (KNN), were assessed. The generated model was validated by implementing the algorithm on 45 prospective unseen datasets; the results showed a sensitivity of 96% and a specificity of 76%, indicating its performance. In conclusion, this study illustrates the effectiveness of utilizing the stool proteome obtained through SWATH-MS in accurately diagnosing active IBD via a machine learning model.
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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 | 0,002 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 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 ».