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Enregistrement W4393029108 · doi:10.1016/j.compbiomed.2024.108351

PPPCT: Privacy-Preserving framework for Parallel Clustering Transcriptomics data

2024· article· en· W4393029108 sur OpenAlexafffund
Ali Abbasi Tadi, Dima Alhadidi, Luis Rueda

Notice bibliographique

RevueComputers in Biology and Medicine · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineBiochemistry, Genetics and Molecular Biology
ThématiqueSingle-cell and spatial transcriptomics
Établissements canadiensUniversity of Windsor
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of Canada
Mots-clésComputer scienceCluster analysisData miningDimensionality reductionBig dataInformation privacyMachine learningComputer security

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Single-cell transcriptomics data provides crucial insights into patients’ health, yet poses significant privacy concerns. Genomic data privacy attacks can have deep implications, encompassing not only the patients’ health information but also extending widely to compromise their families’. Moreover, the permanence of leaked data exacerbates the challenges, making retraction an impossibility. While extensive efforts have been directed towards clustering single-cell transcriptomics data, addressing critical challenges, especially in the realm of privacy, remains pivotal. This paper introduces an efficient, fast, privacy-preserving approach for clustering single-cell RNA-sequencing (scRNA-seq) datasets. The key contributions include ensuring data privacy, achieving high-quality clustering, accommodating the high dimensionality inherent in the datasets, and maintaining reasonable computation time for big-scale datasets. Our proposed approach utilizes the map-reduce scheme to parallelize clustering, addressing intensive calculation challenges. Intel Software Guard eXtension (SGX) processors are used to ensure the security of sensitive code and data during processing. Additionally, the approach incorporates a logarithm transformation as a preprocessing step, employs non-negative matrix factorization for dimensionality reduction, and utilizes parallel k -means for clustering. The approach fully leverages the computing capabilities of all processing resources within a secure private cloud environment. Experimental results demonstrate the efficacy of our approach in preserving patient privacy while surpassing state-of-the-art methods in both clustering quality and computation time. Our method consistently achieves a minimum of 7% higher Adjusted Rand Index (ARI) than existing approaches, contingent on dataset size. Additionally, due to parallel computations and dimensionality reduction, our approach exhibits efficiency, converging to very good results in less than 10 seconds for a scRNA-seq dataset with 5000 genes and 6000 cells when prioritizing privacy and under two seconds without privacy considerations. Availability and implementation Code and datasets availability: https://github.com/University-of-Windsor/PPPCT . • We presented a privacy-preserving framework to compute genomic data clustering. • We presented a novel clustering mechanism to compute the labels of the genomic data. • We proposed a new preprocessing and data-tuning technique which led to a higher clustering quality. • We developed a new parallelism technique to do computation extensive jobs in parallel. • We applied Intel Software Guard Extension to do secure parallel computation in cloud.

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 distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Sans objet · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,814
Score d'incertitude au seuil0,527

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

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 Opus0,056
Tête enseignante GPT0,354
Écart entre enseignants0,298 · 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 tête enseignante, pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSans objet
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

Citations1
Publié2024
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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