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Biologically informed deep neural network for prostate cancer discovery

机译:用于前列腺癌发现的生物学上通知深神经网络

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摘要

The determination of molecular features that mediate clinically aggressive phenotypes in prostate cancer remains a major biological and clinical challenge(1,2). Recent advances in interpretability of machine learning models as applied to biomedical problems may enable discovery and prediction in clinical cancer genomics(3-5). Here we developed P-NET-a biologically informed deep learning model-to stratify patients with prostate cancer by treatment-resistance state and evaluate molecular drivers of treatment resistance for therapeutic targeting through complete model interpretability. We demonstrate that P-NET can predict cancer state using molecular data with a performance that is superior to other modelling approaches. Moreover, the biological interpretability within P-NET revealed established and novel molecularly altered candidates, such as MDM4 and FGFR1, which were implicated in predicting advanced disease and validated in vitro. Broadly, biologically informed fully interpretable neural networks enable preclinical discovery and clinical prediction in prostate cancer and may have general applicability across cancer types.
机译:介导前列腺癌中临床侵袭性表型的分子特征的测定仍然是一个主要的生物学和临床攻击(1,2)。应用于生物医学问题的机器学习模型的可解释性最近的进展可以在临床癌症基因组学(3-5)中发现和预测。在这里,我们开发了P-Net-A生物学上知识的深度学习模型 - 通过治疗抗性状态分层患有前列腺癌的患者,并通过完全模型解释性评估治疗靶向治疗抗性的分子驱动因素。我们证明P-Net可以使用具有优于其他建模方法的性能的分子数据来预测癌症状态。此外,P-NET内的生物解释性显示出建立的和新的分子改变的候选者,例如MDM4和FGFR1,其涉及预测晚期疾病并在体外验证。广泛地,生物学知识的完全可解释的神经网络使前列腺癌的临床前发现和临床预测能够跨癌症类型具有一般适用性。

著录项

  • 来源
    《Nature》 |2021年第7880期|348-352|共5页
  • 作者单位

    Dana Farber Canc Inst Boston MA 02115 USA|Broad Inst MIT & Harvard Cambridge MA 02142 USA|Al Azhar Univ Cairo Egypt;

    Univ Minnesota Div Hematol Oncol & Transplantat Minneapolis MN USA;

    Dana Farber Canc Inst Boston MA 02115 USA|Broad Inst MIT & Harvard Cambridge MA 02142 USA;

    Dana Farber Canc Inst Boston MA 02115 USA|Broad Inst MIT & Harvard Cambridge MA 02142 USA;

    Dana Farber Canc Inst Boston MA 02115 USA;

    Dana Farber Canc Inst Boston MA 02115 USA|Broad Inst MIT & Harvard Cambridge MA 02142 USA;

    Dana Farber Canc Inst Boston MA 02115 USA|Broad Inst MIT & Harvard Cambridge MA 02142 USA;

    Dana Farber Canc Inst Boston MA 02115 USA|Broad Inst MIT & Harvard Cambridge MA 02142 USA|Harvard Med Sch Massachusetts Gen Hosp Dept Urol Boston MA 02115 USA;

    Univ Illinois Dept Pathol Chicago IL USA;

    Dana Farber Canc Inst Boston MA 02115 USA;

    Dana Farber Canc Inst Boston MA 02115 USA|Broad Inst MIT & Harvard Cambridge MA 02142 USA;

    Dana Farber Canc Inst Boston MA 02115 USA|Broad Inst MIT & Harvard Cambridge MA 02142 USA;

    Dana Farber Canc Inst Boston MA 02115 USA|Broad Inst MIT & Harvard Cambridge MA 02142 USA;

    Dana Farber Canc Inst Boston MA 02115 USA|Broad Inst MIT & Harvard Cambridge MA 02142 USA;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);美国《生物学医学文摘》(MEDLINE);美国《化学文摘》(CA);
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  • 正文语种 eng
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