Abstract A015: Precision medicine approach to melanoma immunotherapy: Predicting response, adverse events, and hospital admissions using machine learning and explainable artificial intelligence
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Introduction: Immune checkpoint inhibitors (ICI) are a key component of melanoma treatment but identifying which patients will respond to ICI and which will experience ICI-related adverse events (irAEs) can be challenging. Experiencing irAEs can negatively impact a patient’s quality of life and may necessitate hospital admission or stopping treatment. Currently, there is a lack of precision medicine tools that accurately predict both ICI response and irAEs in melanoma patients. Such tools could support informed, shared decision-making between patients and clinicians. This study aimed to use machine learning (ML) and explainable artificial intelligence (AI) to predict ICI response, irAEs and subsequent hospital admissions in patients with melanoma. Methods: 455 datasets were included for patients initiated on ICI between 2014-2024 in a U.K. cancer center. Six ML algorithms were developed using 80% of the data for training, and 20% for validation. Synthetic Minority Oversampling Technique (SMOTE) was used to address class imbalances. Shapley Additive Explanations (SHAP) explainable AI was used to interpret the prediction models. Results: Logistic regression predicted positive response to ICI treatment with 74% accuracy (AUC=0.72, sensitivity/recall=0.61, specificity=0.77, precision=0.38, F1 score=0.47). Key predictors of positive response included developing irAEs (OR=3.40, p<0.001), prior imaging suggestive of stable disease (OR=3.55, p<0.001) or prior imaging suggestive of positive response (OR=6.99, p<0.001). Receiving prior radiotherapy was negatively associated with response (OR=0.23, p<0.001). Among 455 patients, 121 (27%) experienced irAEs. The most common irAE classes (CTCAE v5) were gastrointestinal (38, 31%), skin (25, 21%) and endocrine (22, 18%). Of the ML models, logistic regression predicted irAEs with the greatest accuracy of 92% (AUC=0.90, recall=0.95, precision=0.95, F1 score=0.95). SHAP value analysis highlighted older age, female sex and treatment with combination therapy (ipilimumab and nivolumab) or monotherapy with pembrolizumab as predictors for irAE. Of the 121 patients with irAEs, 37 (31%) required hospital admission and 49 patients (40%) discontinued ICI treatment due to irAEs. Logistic regression predicted hospital admission with 77% accuracy (AUC=0.80, sensitivity/recall=0.38, specificity=0.94, precision=0.74, F1 score=0.50). Combination therapy (OR=3.74, p=0.004) and gastrointestinal irAEs (OR=4.34, p=0.002) was associated with an increased risk of admission, while endocrine irAEs (OR=0.09, p=0.03) were associated with reduced risk of hospital admission. Conclusion: These machine learning algorithms accurately predicted ICI response, irAEs and related hospital admissions in melanoma patients. Future work will aim to externally validate these models in diverse clinical settings. Ultimately, these predictive tools could be integrated into clinical discussions about the risks and benefits of ICI therapy to enable a precision medicine approach that tailors ICI treatments to the needs of individual patients. Citation Format: Lakshya Sharma, Vaishnavi Balaji, Alvin Katumba, Esha Mohan, Sola Michael. Adeleke. Precision medicine approach to melanoma immunotherapy: Predicting response, adverse events, and hospital admissions using machine learning and explainable artificial intelligence [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 A015.
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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 | 0,004 | 0,013 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,003 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,002 | 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) | 0,002 | 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 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 ».