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Enregistrement W4395470181 · doi:10.2196/56538

Deep Learning–Based Identification of Tissue of Origin for Carcinomas of Unknown Primary Using MicroRNA Expression: Algorithm Development and Validation

2024· article· en· W4395470181 sur OpenAlexvenueno aff
Ananya Raghu, Anisha Raghu, Jillian F. Wise

Notice bibliographique

RevueJMIR Bioinformatics and Biotechnology · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueCancer Diagnosis and Treatment
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésmicroRNAIdentification (biology)Artificial intelligenceComputational biologyExpression (computer science)AlgorithmComputer scienceBiologyPattern recognition (psychology)Machine learningGeneticsGene

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: Carcinoma of unknown primary (CUP) is a subset of metastatic cancers in which the primary tissue source of the cancer cells remains unidentified. CUP is the eighth most common malignancy worldwide, accounting for up to 5% of all malignancies. Representing an exceptionally aggressive metastatic cancer, the median survival is approximately 3 to 6 months. The tissue in which cancer arises plays a key role in our understanding of sensitivities to various forms of cell death. Thus, the lack of knowledge on the tissue of origin (TOO) makes it difficult to devise tailored and effective treatments for patients with CUP. Developing quick and clinically implementable methods to identify the TOO of the primary site is crucial in treating patients with CUP. Noncoding RNAs may hold potential for origin identification and provide a robust route to clinical implementation due to their resistance against chemical degradation. OBJECTIVE: This study aims to investigate the potential of microRNAs, a subset of noncoding RNAs, as highly accurate biomarkers for detecting the TOO through data-driven, machine learning approaches for metastatic cancers. METHODS: We used microRNA expression data from The Cancer Genome Atlas data set and assessed various machine learning approaches, from simple classifiers to deep learning approaches. As a test of our classifiers, we evaluated the accuracy on a separate set of 194 primary tumor samples from the Sequence Read Archive. We used permutation feature importance to determine the potential microRNA biomarkers and assessed them with principal component analysis and t-distributed stochastic neighbor embedding visualizations. RESULTS: Our results show that it is possible to design robust classifiers to detect the TOO for metastatic samples on The Cancer Genome Atlas data set, with an accuracy of up to 97% (351/362), which may be used in situations of CUP. Our findings show that deep learning techniques enhance prediction accuracy. We progressed from an initial accuracy prediction of 62.5% (226/362) with decision trees to 93.2% (337/362) with logistic regression, finally achieving 97% (351/362) accuracy using deep learning on metastatic samples. On the Sequence Read Archive validation set, a lower accuracy of 41.2% (77/188) was achieved by the decision tree, while deep learning achieved a higher accuracy of 80.4% (151/188). Notably, our feature importance analysis showed the top 3 most important features for predicting TOO to be microRNA-10b, microRNA-205, and microRNA-196b, which aligns with previous work. CONCLUSIONS: Our findings highlight the potential of using machine learning techniques to devise accurate tests for detecting TOO for CUP. Since microRNAs are carried throughout the body via extracellular vesicles secreted from cells, they may serve as key biomarkers for liquid biopsy due to their presence in blood plasma. Our work serves as a foundation toward developing blood-based cancer detection tests based on the presence of microRNA.

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: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,661
Score d'incertitude au seuil0,256

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 Opus0,019
Tête enseignante GPT0,296
Écart entre enseignants0,276 · 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'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

Citations6
Publié2024
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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