Identification of key drivers of antimicrobial resistance in <i>Enterococcus</i> using machine learning
Notice bibliographique
Résumé
With antimicrobial resistance (AMR) rapidly evolving in pathogens, quick and accurate identification of genetic determinants of phenotypic resistance is essential for improving surveillance, stewardship, and clinical mitigation. Machine learning (ML) models show promise for AMR prediction in diagnostics but require a deep understanding of internal processes to use effectively. Our study utilised AMR gene, pangenomic, and predicted plasmid features from 647 Enterococcus faecium and Enterococcus faecalis genomes across the One Health continuum, along with corresponding resistance phenotypes, to develop interpretive ML classifiers. Vancomycin resistance could be predicted with 99% accuracy with AMR gene features, 98% with pangenome features, and 96% with plasmid clusters. Top pangenome features overlapped with the resistance genes of the vanA operon, which are often laterally transmitted via plasmids. Doxycycline resistance prediction achieved approximately 92% accuracy with pangenome features, with the top feature being elements of Tn 916 conjugative transposon, a tet(M) carrier. Erythromycin resistance prediction models achieved about 90% accuracy, but top features were negatively correlated with resistance due to the confounding effect of population structure. This work demonstrates the importance of reviewing ML models’ features to discern biological relevance even when achieving high-performance metrics. Our workflow offers the potential to propose hypotheses for experimental testing, enhancing the understanding of AMR mechanisms, which are crucial for combating the AMR crisis.
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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 | 0,001 | 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 | 0,002 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 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 ».