A Comprehensive Machine Learning Approach for COVID-19 Target Discovery in the Small-Molecule Metabolome
Notice bibliographique
Résumé
Background/Objectives: Respiratory viruses, including Influenza, RSV, and COVID-19, cause various respiratory infections. Distinguishing these viruses relies on diagnostic methods such as PCR testing. Challenges stem from overlapping symptoms and the emergence of new strains. Advanced diagnostics are crucial for accurate detection and effective management. This study leveraged nasopharyngeal metabolome data to predict respiratory virus scenarios including control vs. RSV, control vs. Influenza A, control vs. COVID-19, control vs. all respiratory viruses, and COVID-19 vs. Influenza A/RSV. Method: We proposed a stacking-based ensemble technique, integrating the top three best-performing ML models from the initial results to enhance prediction accuracy by leveraging the strengths of multiple base learners. Key techniques such as feature ranking, standard scaling, and SMOTE were used to address class imbalances, thus enhancing model robustness. SHAP analysis identified crucial metabolites influencing positive predictions, thereby providing valuable insights into diagnostic markers. Results: Our approach not only outperformed existing methods but also revealed top dominant features for predicting COVID-19, including Lysophosphatidylcholine acyl C18:2, Kynurenine, Phenylalanine, Valine, Tyrosine, and Aspartic Acid (Asp). Conclusions: This study demonstrates the effectiveness of leveraging nasopharyngeal metabolome data and stacking-based ensemble techniques for predicting respiratory virus scenarios. The proposed approach enhances prediction accuracy, provides insights into key diagnostic markers, and offers a robust framework for managing respiratory infections.
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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 | 0,002 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
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 ».