Abstract B036: Machine learning-based and marker-based combined strategy for circulating tumor cells candidates' detection
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Introduction: The identification of circulating tumor cells (CTCs) in single-cell transcriptomic datasets is of considerable clinical and biological importance, as CTCs are critical in the metastatic cascade and serve as potential biomarkers for cancer prognosis and therapeutic monitoring. However, their detection remains challenging due to their extreme rarity and phenotypic fluidity, partially overlapping with the phenotype of Peripheral Blood Mononuclear Cells (PBMCs) and other cells found in the bloodstream. Materials and Methods: To address the classification uncertainty of individual CTCs, we combined our previously developed machine learning (ML) models with a marker-based strategy. We utilized a publicly available dataset (GEO GSE109761), which included 262 annotated CTCs, 14 CTC–PBMC clusters (treated as CTCs), and 82 PBMCs. Our most effective ML model used only 67 features and achieved a balanced accuracy of 0.95 (in differentiating between CTCs and other cells) on a test set comprising 132 CTCs, 43 WBCs, and 6 CTC–PBMC clusters. Subsequently, we applied this model to a single-cell dataset derived from breast cancer patients, which included 6 patients with triple-negative breast cancer (TNBC), 2 with Luminal B HER2-negative, 2 with Luminal B HER2-positive, and 3 control patients with non-malignant conditions. Given the unexpectedly high number of predicted CTCs (up to 600 cells per sample), we refined our selection using a marker-based filtering approach. From the GEO dataset, we selected CTCs exhibiting epithelial or mesenchymal phenotypes and compared them with PBMCs to identify the 100 most discriminative genes. These markers were then used to score cells in the breast cancer dataset using the UCell R package. Cells lacking leukocyte-associated scores but showing epithelial or mesenchymal scores exceeding those found in control samples were retained as candidate CTCs. Results: We identified 5 CTC candidates with epithelial phenotype, 2 with mesenchymal phenotype, and 5 with an intermediate phenotype. Discussion: While definitive classification of cells as CTCs cannot be confirmed, our integrative strategy, combining robust ML predictions with a stringent marker-based refinement, enhances the confidence in their identification. Citation Format: Michał Sieczczyński, Krzysztof Pastuszak, Anna Supernat, Anna J. Żaczek. Machine learning-based and marker-based combined strategy for circulating tumor cells candidates' detection [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 B036.
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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 | 0,003 | 0,004 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,002 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,002 | 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 | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,004 | 0,002 |
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 ».