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Enregistrement W4412163685 · doi:10.1158/1557-3265.aimachine-a035

Abstract A035: Denoising Models Enhance Detection of Tumor-Derived cfDNA fragments and Cancer Tissue signal in Liquid Biopsy

2025· article· en· W4412163685 sur OpenAlexaboutno aff
Shiva Farashahi, Yifan Wu, Elie Massaad, Feras Hantash, Hutan Ashrafian, Dorna Kashef, Kieran Chacko

Notice bibliographique

RevueClinical Cancer Research · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineBiochemistry, Genetics and Molecular Biology
ThématiqueGene expression and cancer classification
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésLiquid biopsyCancerBiopsyCancer detectionMedicinePathologyInternal medicine

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract Cell-free DNA (cfDNA) methylation profiling enables non-invasive early cancer detection and tissue-of-origin (TOO) localization. In early-stage disease, circulating tumor DNA (ctDNA) comprises ∼0.05% of the total cfDNA, with the remainder originating from hematopoietic and other non-malignant tissues, significantly limiting detection sensitivity. Filtering non-tumor fragments can improve tumor-specific signal, but distinguishing ctDNA from non-tumor methylation patterns remains challenging due to biological overlap and technical noise. Generative models, particularly denoising diffusion models (DDMs), are well-suited for cfDNA analysis due to their capacity to model complex data distributions perturbed by structured and stochastic noise. Building on this, we developed a novel approach that adapts DDMs to learn non-cancer cfDNA methylation patterns and filter fragment-level data, thereby enhancing tumor-derived signal and TOO inference. Peripheral blood samples (CORE-HH study; NCT05435066) were collected in 9 cancer types from treatment-naïve cancer patients (N=401) and individuals with no reported cancer, evenly distributed across ages (N=100). cfDNA was extracted from plasma and profiled using a custom 18.6 Mb targeted bisulfite sequencing hybrid capture assay. cfDNA fragments were pre-processed to retain only CpG sites, with methylation states encoded as binary sequences. U-Net based Denoising Diffusion Implicit models (DDIMs) were trained on these sequences to learn the underlying methylation patterns in non-cancer cfDNA (N=80). Mean Squared Error was used as reconstruction error to identify and retain tumor derived cfDNA fragments. Tumor-derived fragments, being out-of-distribution (OOD) relative to the training data, exhibit higher errors than non-cancer fragments, allowing for their effective identification. OOD thresholds per genomic start location were established from cfDNA fragments in held-out non-cancer samples (N=20). To predict TOO across all cancer samples, we trained a four-layer feed-forward neural network using five distinct metrics that quantify informative methylation signals at each genomic region of interest (Farashahi et al. (2024), Clin Cancer Res, 30). Performance was evaluated using 10-fold cross validation and reported for samples with tumor fraction greater than 0.1% (N=227). Filtering the samples using 90th percentile OOD thresholds revealed a significant correlation (Kendall’s τ=0.5) between the estimated tumor fraction of samples and the fraction of retained reads. Keeping only these reads increased the estimated tumor fraction ten-fold. Our TOO multi-class classification on filtered cfDNA achieved 87% balanced accuracy (BA) versus 78% BA on unfiltered cfDNA. These findings demonstrate that denoising-based OOD models can effectively learn non-tumor cfDNA methylation patterns despite inherent noise in cfDNA and filter fragment-level data to enhance tumor-derived signal. This novel approach improves TOO resolution and can increase the clinical utility of multi-cancer early detection by guiding diagnostic workup. Citation Format: Shiva Farashahi, Yifan Wu, Elie Massaad, Feras Hantash, Hutan Ashrafian, Dorna Kashef, Kieran Chacko. Denoising Models Enhance Detection of Tumor-Derived cfDNA fragments and Cancer Tissue signal in Liquid Biopsy [abstract]. In: Proceedings of the AACR Special Conference in Cancer Research: Artificial Intelligence and Machine Learning; 2025 Jul 10-12; Montreal, QC, Canada. Philadelphia (PA): AACR; Clin Cancer Res 2025;31(13_Suppl):Abstract nr A035.

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 machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,002
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,004
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,008
Score d'incertitude au seuil0,015

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0020,004
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

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 Opus0,103
Tête enseignante GPT0,485
Écart entre enseignants0,382 · 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
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

Citations1
Publié2025
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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