GeNetFormer: Transformer-Based Framework for Gene Expression Prediction in Breast Cancer
Notice bibliographique
Résumé
Background: Histopathological images are often used to diagnose breast cancer and have shown high accuracy in classifying cancer subtypes. Prediction of gene expression from whole-slide images and spatial transcriptomics data is important for cancer treatment in general and breast cancer in particular. This topic has been a challenge in numerous studies. Method: In this study, we present a deep learning framework called GeNetFormer. We evaluated eight advanced transformer models including EfficientFormer, FasterViT, BEiT v2, and Swin Transformer v2, and tested their performance in predicting gene expression using the STNet dataset. This dataset contains 68 H&E-stained histology images and transcriptomics data from different types of breast cancer. We followed a detailed process to prepare the data, including filtering genes and spots, normalizing stain colors, and creating smaller image patches for training. The models were trained to predict the expression of 250 genes using different image sizes and loss functions. GeNetFormer achieved the best performance using the MSELoss function and a resolution of 256 × 256 while integrating EfficientFormer. Results: It predicted nine out of the top ten genes with a higher Pearson Correlation Coefficient (PCC) compared to the retrained ST-Net method. For cancer biomarker genes such as DDX5 and XBP1, the PCC values were 0.7450 and 0.7203, respectively, outperforming ST-Net, which scored 0.6713 and 0.7320, respectively. In addition, our method gave better predictions for other genes such as FASN (0.7018 vs. 0.6968) and ERBB2 (0.6241 vs. 0.6211). Conclusions: Our results show that GeNetFormer provides improvements over other models such as ST-Net and show how transformer architectures are capable of analyzing spatial transcriptomics data to advance cancer research.
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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 | 0,001 |
| 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 | 0,001 | 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) | 0,003 | 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 ».