Leveraging Machine Learning for Severity Level-Wise Biomarker Identification in Prostate Cancer Microarray Gene Expression Data
Notice bibliographique
Résumé
Background: Prostate cancer is the most commonly occurring cancer amongst men. The detection and treatment of this cancer is therefore of great importance. The severity level of this cancer, which is established as a score in the Gleason Grading Group (GGC), guides the treatment of the cancer. Methods: In this paper, traditional machine learning (ML) classification methods such as Decision Tree (DT), Random Forest (RF), Support Vector Machine (SVM), and XGBoost (XGB), which have recently been shown to accurately identifying biomarkers for computational biology, are leveraged to find potential biomarkers for the different GGC scores. A ML framework that maps the Gleason Grading Group (GGG) into five severity levels—low, intermediate-low, intermediate, intermediate-high, and high—has been developed using the above methods. The microarray data for this ML method have been derived from immunohistochemical tests. The study includes severity level-wise biomarker identification, incorporating missing value imputation, class imbalance handling using the SMOTE-Tomek link method, and stratified k-fold validation to ensure robust biomarker selection. Results: The framework is evaluated on prostate cancer tissue microarray gene expression data from 1119 samples. A combination of high-aggressive and low-aggressive signatures are used in four experimental setups. The results demonstrate the effectiveness of the approach in distinguishing between critical biomarkers with highly accurate models, obtaining 96.85% accuracy using the XGBoost method. Conclusions: Leveraging ML gives a potential ground to involve the domain experts and the satisfactory results have approved that. For the future physician-in-the-loop approach can be tested to ensure further diagnosis impact.
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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) | 0,001 | 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) | 0,000 | 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 ».