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Enregistrement W4412163706 · doi:10.1158/1557-3265.aimachine-a051

Abstract A051: Multi-omic explainable machine learning improves cancer treatment outcome prediction

2025· article· en· W4412163706 sur OpenAlexaboutno aff
Khoa Tran, Venkateswar Addala, Lambros T. Koufariotis, Jia Zhang, Scott Wood, Conrad Leonard, Lotte Hoeijmakers, Christian U. Blank, Mireia Crispin‐Ortuzar, Amy E. McCart Reed, Po-Ling Inglis, Sunil R. Lakhani, Elizabeth D. Williams, John V. Pearson, Olga Kondrashova, Nicola Waddell

Notice bibliographique

RevueClinical Cancer Research · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueRadiomics and Machine Learning in Medical Imaging
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésCancerOutcome (game theory)MedicineArtificial intelligenceBioinformaticsComputer scienceInternal medicineBiologyMathematics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract Background: Advancements in multi-omics data integration and explainable Machine Learning (ML) have shown promise in precision oncology. Multi-omic data used to train ML models may include genomics, transcriptomics and histopathology to characterize cancer cells and the tumor microenvironment (TME). Explainability methods, such as SHAP, have enabled researchers and clinicians to unravel the decision-making rationale of ML models predicting cancer progression and treatment response. We developed an explainable ML framework that incorporates multi-omic features of cancer and the TME. This framework was applied to predict patient response to neoadjuvant chemotherapy (NAC) in breast cancer and immune checkpoint inhibitor (ICI) in melanoma. Methods: For breast cancer, we used the cohort from Sammut et al. [1] (n=157 training, n=75 test). For melanoma, we assembled a cohort comprising 229 patients (n=138 training, n=53 test cutaneous, n=38 test non-cutaneous) from five independent studies. We improved the performance of the ensemble ML models in Sammut et al. [1] by implementing a shared-learning architecture to enable component models to influence each other as training progresses. We applied this ensemble (Ens:LR+RF+SVM) to predict NAC response in breast cancer and ICI response in melanoma by integrating clinical, DNA sequencing, RNA sequencing and histopathology (only for breast cancer) data. For melanoma, we also trained three single ML models (LR, RF, and SVM) and another ensemble (Ens:LR+RF), and introduced a novel dual utility of SHAP for feature-selection during training and biomarker threshold identification during validation. Results: The ensemble model trained on the multi-omic breast cancer features achieved ROC-AUC of 0.88 and showed a potential 25% reduction in false positives (i.e., incorrect predictions of good response) compared to its predecessor from Sammut et al. [1]. In the melanoma cohort, the Ens:LR+RF model achieved ROC-AOC of 0.77 but was outperformed by the RF model, ROC-AUC 0.78. SHAP revealed unique interactions between each ML model and the feature space, resulting in distinct training feature sets per model. During validation, the intersection between feature values and SHAP scores revealed numerical thresholds underpinning good versus poor responses of clinically meaningful biomarkers such as neoantigen load (>2.25 good, <2.25 poor, values in log10 scale). Across these two studies, we developed and open-sourced a scalable and versatile ML workflow (xML-workFLow) for rapid experimentation in biomedical research. Conclusions: This work showcases the potential of multi-omics explainable ML in advancing precision oncology to improve treatment outcome prediction. With further experimental validation, the use of explainable ML to determine numerical thresholds could guide the development of companion diagnostics and inform combination therapeutic strategies. References: 1. Sammut, S.J., et al., Multi-omic machine learning predictor of breast cancer therapy response. Nature, 2022. 601(7894): p. 623-629. Citation Format: Khoa A. Tran, Venkateswar Addala, Lambros T. Koufariotis, Jia Zhang, Scott Wood, Conrad Leonard, Lotte L. Hoeijmakers, Christian U. Blank, Mireia Crispin-Ortuzar, Amy McCart. Reed, Po-ling Inglis, Sunil R. Lakhani, Elizabeth D. Williams, John V. Pearson, Olga Kondrashova, Nicola Waddell. Multi-omic explainable machine learning improves cancer treatment outcome prediction [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 A051.

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)0,005
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,012
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Observationnel · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,006
Score d'incertitude au seuil0,025

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0050,012
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,002
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,002
Intégrité de la recherche0,0010,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0060,001

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.

Tête enseignante Opus0,202
Tête enseignante GPT0,556
Écart entre enseignants0,355 · 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'étudeObservationnel
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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