Evaluation of a Gene Expression-Based Machine Learning Classifier to Discriminate Normal from Cancer Gastric Organoids
Notice bibliographique
Résumé
Three-dimensional cell model systems such as tumour organoids allow for in vitro modelling of self-organized tissue with functional and histologic similarity to in vivo tissue. However, there is a need for standard protocols and techniques to confirm the presence of cancer within organoids derived from tumour tissue. The aim of this study was to assess the utility of a Nanostring gene expression-based machine learning classifier to determine the presence of cancer or normal organoids in cultures developed from both benign and cancerous stomach biopsies. A prospective cohort of normal and cancer stomach biopsies were collected from 2019 to 2022. Tissue specimens were processed for formalin-fixed paraffin-embedding (FFPE) and a subset of specimens were established in organoid cultures. Specimens were labelled as normal or cancer according to analysis of the FFPE tissue by two pathologists. The gene expression in FFPE and organoid tissue was measured using a 107 gene Nanostring codeset and normalized using the Removal of Unwanted Variation III algorithm. Our machine learning model was developed using five-fold nested cross-validation to classify normal or cancer gastric tissue from publicly available Asian Cancer Research Group (ACRG) gene expression data. The models were externally validated using the Cancer Genome Atlas (TCGA), as well as our own FFPE and organoid gene expression data. A total of 60 samples were collected, including 38 cancer FFPE specimens, 5 normal FFPE specimens, 12 cancer organoids, and 5 normal organoids. The optimal model design used a Least Absolute Shrinkage and Selection Operator model for feature selection and an ElasticNet model for classification, yielding area under the curve (AUC) values of 0.99 [95% CI: 0.99–1], 0.90 [95% CI: 0.87–0.93], and 0.79 [95% CI: 0.74–0.84] for ACRG (internal test), FFPE, and organoid (external test) data, respectively. The performance of our final model on external data achieved AUC values of 0.99 [95% CI: 0.98–1], 0.94 [95% CI: 0.86–1], and 0.85 [95% CI: 0.63–1] for TCGA, FFPE, and organoid specimens, respectively. Using a public database to create a machine learning model in combination with a Nanostring gene expression assay allows us to allocate organoids and their paired whole tissue samples. This platform yielded reasonable accuracy for FFPE and organoid specimens, with the former being more accurate. This study re-affirms that although organoids are a high-fidelity model, there are still limitations in validating the recapitulation of cancer in vitro.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi 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.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,004 | 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 tête enseignante, 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 ».