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Enregistrement W4414813924 · doi:10.2196/70553

Unpacking Genomic Biomarkers for Programmed Cell Death Receptor-1 Immunotherapy Success in Non–Small Cell Lung Cancer Using Deep Neural Networks: Quantitative Study

2025· article· en· W4414813924 sur OpenAlexvenueno aff
Rayan Mubarak, Fahim Islam Anik, Nazmus Sakib

Notice bibliographique

RevueJMIR Bioinformatics and Biotechnology · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueCancer Immunotherapy and Biomarkers
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésImmunotherapyLung cancerCancer immunotherapyBiomarkerGeneCancerPD-L1Cell

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Background: Non-small cell lung cancer (NSCLC) is one of the leading causes of cancer-related mortality. Programmed cell death receptor-1 (PD-1) immunotherapy has shown results in the treatment of NSCLC; however, not all patients respond effectively to it. Identifying predictive biomarkers for PD-1 therapy response is critical to improving patient outcomes and treatment strategies. Traditional methods of biomarker discovery often fall short in terms of accuracy and comprehensiveness. Recent advancements in deep learning provide a powerful approach to analyze complex genomic data to resolve this issue. Objective: This study aims to leverage deep neural networks (DNNs) to identify genomic biomarkers predictive of patient responses to PD-1 immunotherapy in NSCLC. DeepImmunoGene is a model designed using a reduced feature set to identify the most critical biomarkers. We use feature selection to reduce the space and apply deep learning to identify the highly predictive gene subset. Methods: Differentially expressed genes were identified in RNA-seq data from 355 patients with NSCLC using the LIMMA package in R, followed by preprocessing with log2 transformation, removing outliers, and detecting easily identified genes. Machine learning models, including support vector machines, extreme gradient boosting (XGBoost), and DNNs, were applied to gene expression data to predict patient responses to immunotherapy. Key predictive genes were identified through model interpretation techniques, and differences in model performance were assessed for statistical significance. Primarily, the metric used identifies which genes serve as key biomarkers in regard to immunotherapy detection. Results: Initially, we identified 1093 differentially expressed genes from RNA-seq data of 355 patients. We then trained models using SVM, XGBoost, and DNN to predict immunotherapy response. The DNN model outperformed both SVM and XGBoost with an accuracy of 82%, an area under the curve of 90%, and recall of 85%. To identify key biomarkers, we performed a permutation importance analysis, narrowing down the gene set to 98 genes. DeepImmunoGene, trained on these 98 genes, showed superior results, with an accuracy of 87% and an area under the curve of 95%. The top 36 upregulated genes in responders and 62 upregulated genes in nonresponders were identified, which could serve as potential biomarkers for predicting response to PD-1 inhibitors. These findings suggest that DeepImmunoGene can reliably forecast immunotherapy outcomes and aid in biomarker discovery, supporting the development of more personalized treatment strategies in NSCLC. Conclusions: The DeepImmunoGene predictive model identified 36 upregulated genes that may represent candidate genomic biomarkers associated with response to PD-1 immunotherapy in patients with NSCLC. Notably, the 10 most significant genes offer valuable insights into the underlying mechanisms of treatment responses. These biomarkers may not only aid in predicting which patients are more likely to respond to PD-1 immunotherapy but also offer insights into the molecular differences associated with nonresponse.

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 distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesMéta-épidémiologie (sens strict)
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,943
Score d'incertitude au seuil1,000

Scores Codex et Gemma par catégorie

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

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 Opus0,018
Tête enseignante GPT0,317
Écart entre enseignants0,299 · 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 tête enseignante, pas un consensus.

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

Citations0
Publié2025
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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