为癌症患者提供匹配治疗的机器学习工具

为癌症患者提供匹配治疗的机器学习工具
管道预测总结。RNA- muect - wmn管道概述:在训练集(n = 100,绿色箭头)中,RNA- mutect应用于肿瘤RNA和匹配的正常DNA,以获得标记为体细胞或种系的变体列表。然后用收集到的每个变体的特征集以5倍交叉验证的方式训练随机森林分类器。在测试集中(橙色箭头),执行3个步骤:(1)将MuTect应用于肿瘤RNA和没有匹配的正常样本,以产生混合的体细胞和种系变体列表。(2)将5个训练好的模型应用于该变异集,并以多数投票的方式将其分为体细胞或种系。(3)最后,通过RNA-MuTect过滤步骤进一步对预测的变异集进行过滤。b每个样本在验证集(左)和测试集(右)上计算的精度和召回值的分布。箱形图显示中位数,第25和第75百分位。胡须延伸到不被认为是异常值的最极端数据点,异常值表示为点。c精密度为每个样本真实体细胞突变数的函数。 d Correlation between the number of predicted somatic mutations and the number of somatic mutations as determined by DNA with a matched-normal DNA sample. e Correlation between the number of predicted somatic mutations and the number of somatic mutations as determined by RNA with a matched-normal DNA sample. f Distribution of precision and recall values on validation (left) and test (right) sets computed for each sample in the lung dataset. Box plots show median, 25th, and 75th percentiles. The whiskers extend to the most extreme data points not considered outliers, and the outliers are represented as dots. g Distribution of precision and recall values on validation (left) and test (right) sets computed for each sample in the colon dataset. Box plots show median, 25th, and 75th percentiles. The whiskers extend to the most extreme data points not considered outliers, and the outliers are represented as dots. Source data are provided as a Source Data file. Credit:自然通讯(2022)。DOI: 10.1038 / s41467 - 022 - 30753 - 2

免疫疗法能帮助这位癌症患者吗?如果可以,应该使用哪种特定的治疗方法?肿瘤学家经常问自己这些问题。保险公司也会询问,因为免疫疗法很昂贵。病人们问这种新疗法能否挽救他们的生命。现在,以色列理工学院Ruth和Bruce Rappaport医学院的Keren Yizhak教授的一项新研究使用人工智能创建了一种简单而廉价的方法来回答每个患者的这个问题。Yitzhak教授的研究成果最近发表在自然通讯

免疫疗法是癌症治疗领域的最新发展。它使那些无法通过其他方法治疗的患者病情得到完全缓解,并减少了化疗的许多副作用。有多种免疫疗法,但它们与这项新研究不同,因为它们的原理都是刺激患者的免疫系统攻击肿瘤

免疫系统如何区分癌症它应该攻击身体的健康细胞?肿瘤积累的突变越多,它与“正常”细胞的差异就越大,因此免疫治疗就会更有效。这种特征被称为肿瘤突变负担(Tumor Mutation Burden, TMB)。更高的TMB意味着更多的新突变。Yizhak教授的方法大大简化了TMB的测量。

为了用现在的方法测量TMB,从肿瘤中提取细胞,并将其DNA与患者健康细胞的DNA进行比较。伊扎克教授和她的团队对这一过程提出了两个改变。

该小组之前发表的一篇文章已经探讨了第一个变化,即比较RNA分子而不是DNA分子。这是有区别的,因为DNA分子包含了整个人类基因组,而RNA分子是遗传密码的一小部分,被复制出来用作细胞内的指令。在他们之前的研究中,该小组表明RNA分子也可以用于识别癌症特异性突变。

该小组最新文章的创新有两个方面:首先,消除了将肿瘤细胞的RNA与健康细胞的DNA进行比较的需要。因此,少量的需要进行测序这样病人就可以少做一次手术。伊扎克教授的团队没有将来自肿瘤的遗传物质与患者自身健康的遗传物质进行比较,而是开发了一种新方法.该算法经过训练,可以识别健康基因组的畸变,并将它们与人与人之间存在的自然变异区分开来。其次,利用这些预测,他们能够计算出基于rna的TMB指标。事实上,这种方法被证明比标准方法更有效地估计免疫治疗对特定患者的预测效果。这种情况被认为是因为RNA包含了持续使用的基因组部分,因此可以启动免疫反应。基因组中未被使用的部分的突变不太可能影响细胞的运作。

该算法的开发是通过使用来自癌症患者的测序RNA的大型现有数据库而实现的,该算法可以在该数据库上进行训练。事实上,伊扎克教授的实验室是一个计算性的“干”实验室。计算实验室利用大量的临床数据收集在世界各地,用它来取得新的发现,并开发新的工具来帮助患者。这里讨论的研究是由Rotem Katzir博士和b.sc学生Noam Rudberg领导的,他们都来自Henry和Marilyn Taub计算机科学学院。


进一步探索

“蒙面”抗癌药物秘密训练免疫系统杀死肿瘤,同时保留健康组织

更多信息:Rotem Katzir等人,在没有匹配正常样本的情况下,通过rna测序估算肿瘤突变负担,自然通讯(2022)。DOI: 10.1038 / s41467 - 022 - 30753 - 2
期刊信息: 自然通讯

引用:用于匹配癌症患者治疗的机器学习工具(2022,8月1日)检索于2022年8月2日从//www.puressens.com/news/2022-08-machine-learning-tool-treatment-cancer-patients.html
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