An omics-based machine learning approach to predict diabetes progression: a RHAPSODY study
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Aims/hypothesis People with type 2 diabetes are heterogeneous in their disease trajectory, with some progressing more quickly to insulin initiation than others. Although classical biomarkers such as age, HbA1c and diabetes duration are associated with glycaemic progression, it is unclear how well such variables predict insulin initiation or requirement and whether newly identified markers have added predictive value. Methods In two prospective cohort studies as part of IMI-RHAPSODY, we investigated whether clinical variables and three types of molecular markers (metabolites, lipids, proteins) can predict time to insulin requirement using different machine learning approaches (lasso, ridge, GRridge, random forest). Clinical variables included age, sex, HbA1c, HDL-cholesterol and C-peptide. Models were run with unpenalised clinical variables (i.e. always included in the model without weights) or penalised clinical variables, or without clinical variables. Model development was performed in one cohort and the model was applied in a second cohort. Model performance was evaluated using Harrel’s C statistic. Results Of the 585 individuals from the Hoorn Diabetes Care System (DCS) cohort, 69 required insulin during follow-up (1.0–11.4 years); of the 571 individuals in the Genetics of Diabetes Audit and Research in Tayside Scotland (GoDARTS) cohort, 175 required insulin during follow-up (0.3–11.8 years). Overall, the clinical variables and proteins were selected in the different models most often, followed by the metabolites. The most frequently selected clinical variables were HbA1c (18 of the 36 models, 50%), age (15 models, 41.2%) and C-peptide (15 models, 41.2%). Base models (age, sex, BMI, HbA1c) including only clinical variables performed moderately in both the DCS discovery cohort (C statistic 0.71 [95% CI 0.64, 0.79]) and the GoDARTS replication cohort (C 0.71 [95% CI 0.69, 0.75]). A more extensive model including HDL-cholesterol and C-peptide performed better in both cohorts (DCS, C 0.74 [95% CI 0.67, 0.81]; GoDARTS, C 0.73 [95% CI 0.69, 0.77]). Two proteins, lactadherin and proto-oncogene tyrosine-protein kinase receptor, were most consistently selected and slightly improved model performance. Conclusions/interpretation Using machine learning approaches, we show that insulin requirement risk can be modestly well predicted by predominantly clinical variables. Inclusion of molecular markers improves the prognostic performance beyond that of clinical variables by up to 5%. Such prognostic models could be useful for identifying people with diabetes at high risk of progressing quickly to treatment intensification. Data availability Summary statistics of lipidomic, proteomic and metabolomic data are available from a Shiny dashboard at https://rhapdata-app.vital-it.ch . Graphical Abstract
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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 | 0,007 | 0,005 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,002 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,002 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 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 ».