纯生信轻松拿捏8分+,机器学习=神器?!南通大学“多数据库+机器学习+单细胞”,一篇帮你get大佬的高分思路,毕业无忧,文章不愁

文摘   2024-08-26 18:00   上海  

小伙伴们大家好呀还在为毕业/发文章缺少思路烦恼吗?别着急,阿星研读数日,终于把这篇机器学习相关的新鲜干货给大家抬上来啦!是不是已经按捺不住内心的小激动了呢?今天我要和大家分享的是南通大学附属医院丁晓凌团队的一篇有关机器学习重磅文章这篇文章不仅展现了如何将多数据库如何应用以建立高预后价值的模型,还为我们全面展示机器学习模型个性化治疗预后分析中可以考察的要点,写文章没思路,快来和我一起认真学习一下这篇文章,保证让你收获满满!
这篇文章建立了一个全新的PAAD胰腺腺癌(PAAD)预后模型,并以多种数据库结合应用对模型进行优化,以全面分析其肿瘤微环境中的分子机制,并识别相关的生物标志物、治疗靶点和潜在药物,使PAAD个性化治疗更精准都是机器学习建立预后模型,大佬们究竟是如何抓住当下热点,成功在一众生信文章中脱颖而出的呢?就先让阿星来带带大家一起分析一下这篇文章的创新点吧!
1.首先便是高分文章必不可少的跨多数据库的整合分析:只有将不同数据库的数据进行结合,才能够更全面地揭示肿瘤微环境的复杂性,以提供更准确的治疗靶点和策略;
2.然后便是大家最关注的对于机器学习模型的应用,作者通过机器学习构建了一个新的基因签名DPIRGs,并应用于PAAD预后模型的开发,它能够处理大量复杂的数据,为肿瘤免疫亚型的分类和预后预测提供了新的工具;    
3.除此之外,本文还为个性化治疗提供了新的视角——作者用模型对肿瘤微环境进行了深入分析,结合机器学习技术,可以对不同患者之间差异进行精确捕捉,以及在治疗策略制定中的个性化考量。数据太多太乱不知道该如何分析整理?机器学习模型建立毫无头绪?找不到与自己数据匹配的数据库?别担心,你的问题阿星都可以帮你~快快扫描下方二维码,让阿星来解决你的烦恼!
题目:基于机器学习的免疫冷热胰腺癌生物标志物和药物鉴定
杂志:Journal of Translational Medicine
影响因子:IF=8.44
发表时间:2024年8月
公众号回复“123”领取原文PDF,文献编号:240826
研究背景
作为一种常见但难以治疗的癌症,胰腺癌(PAAD)通常表现为免疫抑制的“冷”型肿瘤环境。本文通过对肿瘤微环境分子机制进行深入研究,来识别对PAAD治疗有帮助的生物标志物和药物。作者将多种机器学习算法进行结合,构建了一个全新的PAAD预后分析模型——DPIRGs,并对其在不同免疫亚型中的作用进行了综合分析,以深入探索其在PAAD预后中的作用。    
数据来源
作者收集了来自多个数据集的公共单细胞转录组学和蛋白质组学数据,包括但不限于TCGA、ICGC、GEO数据库中的数据,为该机器模型的建立提供了丰富的数据来源。

研究思路
作者首先通过机器学习技术开发了一种新的预后模型,用于预测胰腺癌(PAAD)患者的疾病结局。根据免疫学特征,作者将患者将PAAD分为“热”或“冷”亚型,并通过Cox回归和加权相关网络分析构建了一个全新的模型,称为DPIRGs。而后,作者通过公共单细胞转录组学和蛋白质组学数据对该预后模型进行了进一步分析,确定了该机器学习模型在PAAD预后中的价值。该研究成功向读者展示了机器学习在识别生物标志物与发现潜在免疫治疗靶点方面的强大能力,为胰腺癌的个性化治疗提供了新的方向和思路。    
研究结果
1.预后和免疫相关基因特征的识别
通过分析多种数据,作者筛选出了胰腺癌的免疫相关基因,并基于生存时间、生存状态和基因表达进行Cox回归分析,最终发现有82个基因在热肿瘤中被上调,96个基因在热肿瘤中被下调,并分析确认这些基因与胰腺癌的免疫微环境密切相关
2.机器学习共识预后模型的构建
基于机器学习的整合方法,作者构建了针对预后免疫相关基因的共识模型,并利用混合TCGA + ICGC数据库进行训练,发现三种模型中DPIRGs(下调预后相关基因)的模型表现最佳,再使用四个GSE数据集进行外部验证,验证结果表明,DPIRGs模型的确可以有效预测PAAD患者的预后(图1A-O)。    
图1 生存曲线、ROC 曲线和桑基图显示四个GSE数据集中幸存和死亡患者的比例
3.DPIRGs预后模型在PAAD中预后价值分析
基于获得的DPIRGs预后模型,作者根据四个GSE验证数据集中的平均C指数值分别建立了适合热肿瘤患者的“热模型”(生存随机森林(RF)和岭回归)与冷肿瘤患者的“冷模型”(plsRcox和XGBoost)。Cox分析表明,热模型在将患者分为高风险组和低风险组方面优于冷模型;而根据热模型和TCGA + ICGC以及四个GSE数据库的数据显示,高低风险组之间的生存差异更为显著(图2C-L)。    
2 热/冷胰腺腺癌(PAAD)患者预后标志物的构建和验证
4.DPIRGs分析免疫亚型与风险水平在PAAD患者预后中的差异
根据免疫亚型和风险水平,PAAD患者被分为四组,热肿瘤低风险组预后效果最好图4A。此外,根据数据分析可以发现,低风险患者更倾向于拥有热肿瘤,而高风险患者在热肿瘤和冷肿瘤之间分布较为均匀图4B此外,作者通过ROC分析,揭示了10个能够有效区分热肿瘤低风险组和冷肿瘤高风险组的基因图4C    
3 基因之间与免疫细胞之间的相关性
5.免疫治疗反应分析
接下来,作者对免疫治疗反应进行了分析,发现TIDE评分与肿瘤免疫逃逸免疫治疗抵抗相关,其中热肿瘤低风险组的TIDE评分低于冷肿瘤高风险组,PD-1阻断反应者的DPIRG评分低于非反应者图5A,B此外,作者将多种机器学习算法进行结合,对影响PAAD的关键基因进行了预测(图5C)。    
5 免疫治疗
6.PAAD样本中细胞类型特异性DPIRG表达的验证
最后,作者下载了8个PAAD单细胞RNA测序数据集,识别了15种肿瘤微环境细胞类型,并分析了在热肿瘤低风险组和冷肿瘤高风险组中差异表达的DPIRGs的细胞类型特异性表达,发现一些基因(如AHNAK2、PLEC、ITGB4和XDH)在恶性细胞中的表达较强图6A。HPA网站上提供了九个DPIRG蛋白的IHC结果,其在PAAD样本中的分布和染色强度从低到高可在图6B中被观察到    
5 单细胞RNA测序(scRNA-seq)和免疫组化分析
文章小结
总之,作者将多种机器学习算法进行结合,初步建立了新的PAAD预后分析模型DPIRGs,并从多个角度对模型的预后效果进行了优化与分析。结果证明,该模型可以分析大量的复杂数据,能够更全面地分析肿瘤微环境的复杂性,为胰腺癌的个性化治疗提供了全新的思路与方法。都是公开数据库,为何在大佬手中分析的如此轻松、如此透彻?不要再浪费手中珍贵的数据啦,高分文章思路就在你的面前!还有哪些不明白的地方,快快扫描下方二维码,让阿星来为你解答吧~



阿星有话说




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