Διαϊστική προσαρμογή πεδίου ενσωματώσεων γονιδιακής έκφρασης με χρήση μηχανικής μάθησης και βέλτιστης μεταφοράς
Loading...
Date
2026-10-12
Authors
Καραμιχάλης, Ανδρέας
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Η έρευνα για τη σχιζοφρένεια αξιοποιεί ολοένα περισσότερο μεταγραφωμικά δεδομένα μεταθανάτιου εγκεφάλου και περιφερικού αίματος. Ο εγκέφαλος συνδέεται αμεσότερα με τη διαταραχή αλλά δεν είναι προσβάσιμος σε ζώντες ασθενείς, ενώ το αίμα παρέχει προσιτά, βιολογικά διακριτά προφίλ έκφρασης χωρίς ωστόσο να συνιστά άμεσο βιολογικό υποκατάστατό του. Η εργασία εξέτασε ειδικότερα αν η ευθυγράμμιση μεταγραφωμικών αναπαραστάσεων αίματος προς τη λανθάνουσα κατανομή του εγκεφάλου με βέλτιστη μεταφορά (Optimal Transport - ΟΤ) προσφέρει πρόσθετη προγνωστική χρησιμότητα στην ταξινόμηση σχιζοφρένειας έναντι ομάδας ελέγχου. Υπομονάδες συνέκφρασης από WGCNA (Ανάλυση Σταθμισμένου Δικτύου Γονιδιακής Συνέκφρασης) καθόρισαν αυτοκωδικοποιητές που παρήγαγαν συγκεντρωμένες λανθάνουσες αναπαραστάσεις εγκεφάλου και αίματος. Μετά την ευθυγράμμιση των λανθανόντων χαρακτηριστικών αίματος μέσω ΟΤ, ταξινομητές συνέκριναν την άμεση γονιδιακή πρόβλεψη, τη μη ευθυγραμμισμένη λανθάνουσα αναπαράσταση και τις εναλλακτικές ΟΤ σε κοινό πλαίσιο ανάπτυξης με πενταπλή εσωτερική διασταυρούμενη επικύρωση.
Η μη ευθυγραμμισμένη λανθάνουσα αναπαράσταση διατηρήθηκε ως τελική επιλεγμένη αναφορά, με μέσο AUC εσωτερικής διασταυρούμενης επικύρωσης 0.8265 και μέσο log-loss 0.7449. Πέτυχε υψηλότερη διακριτική ικανότητα από τον άμεσο γονιδιακό συγκριτή και στις πέντε αντιστοιχισμένες πτυχές, αλλά υψηλότερο μέσο log-loss. Στη σφραγισμένη αξιολόγηση μετά την επιλογή μοντέλου, απέδωσε AUC 0.8941 και log-loss 0.7555 σε 48 παρατηρήσεις εκτός ανάπτυξης. Ούτε η τοπική επέκταση πλησιέστερων γειτόνων (k-NN) ούτε η καθολική αφινική επέκταση ridge στις δοκιμές ΟΤ ικανοποίησαν όλες τις απαιτήσεις προαγωγής για αντικατάστασή της.
Μολονότι η μετρούμενη γεωμετρική απόκλιση στο χώρο εκπαίδευσης μεταξύ των λανθανουσών κατανομών αίματος και εγκεφάλου περιορίστηκε μετά την ΟΤ, η μείωση αυτή δεν συνοδεύτηκε από το συγκριτικό προγνωστικό όφελος που απαιτούνταν για την προαγωγή του μοντέλου. Η μεθοδολογική συμβολή της εργασίας αυτής είναι ότι υποστηρίζει την αξιολόγηση της διαϊστικής ευθυγράμμισης μέσω αντιστοιχισμένων προγνωστικών συγκρίσεων αντί να βασίζεται αποκλειστικά στη γεωμετρική ομοιότητα των ιστικών κατανομών.
Description
Keywords
Προσαρμογή πεδίου, Βέλτιστη μεταφορά, Γονιδιακή έκφραση, Σχιζοφρένεια, Αυτοκωδικοποιητές, Μάθηση αναπαραστάσεων, Μεταγραφωμική, Μηχανική μάθηση, Διόρθωση επιδράσεων παρτίδας