Utilizing machine learning and hemagglutinin sequences to identify likely hosts of influenza H3Nx viruses
Notice bibliographique
Résumé
Influenza is a disease that represents both a public health and agricultural risk with pandemic potential. Among the subtypes of influenza A virus, H3 influenza virus can infect many avian and mammalian species and is therefore a virus of interest to human and veterinary public health. The primary goal of this study was to train and validate classifiers for the identification of the most likely host species using the hemagglutinin gene segment of H3 viruses. A five-step process was implemented, which included training four machine learning classifiers, testing the classifiers on the validation dataset, and further exploration of the best-performing model on three additional datasets. The gradient boosting machine classifier showed the highest host-classification accuracy with a 98.0 % (95 % CI [97.01, 98.73]) correct classification rate on an independent validation dataset. The classifications were further analyzed using the predicted probability score which highlighted sequences of particular interest. These sequences were both correctly and incorrectly classified sequences that showed considerable predicted probability for multiple hosts. This showed the potential of using these classifiers for rapid sequence classification and highlighting sequences of interest. Additionally, the classifiers were tested on a separate swine dataset composed of H3N2 sequences from 1998 to 2003 from the United States of America, and a separate canine dataset composed of canine H3N2 sequences of avian origin. These two datasets were utilized to look at the applications of predicted probability and host convergence over time. Lastly, the classifiers were used on an independent dataset of environmental sequences to explore the host identification of environmental sequences. The results of these classifiers show the potential for machine learning to be used as a host identification technique for viruses of unknown origin on a species-specific level. • Gradient boosting machine classifier was successfully implemented to be able to identify seven hosts associated with H3 influenza virus genomes with 98.0% accuracy using the HA sequence. • The predicted probabilities associated with HA sequences were used to assess the host change over time on two case studies. A swine H3N2 triple reassortant dataset (data from 1998 to 2003) and a canine H3N2 dataset of avian origin. • The classifiers were used to identify the hosts of environmental sequences with unknown hosts.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi 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.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 tête enseignante, 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 ».