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原文
medRxiv 预印本· Vermeulen, C., van der Ent, H., Maas, S. L., Bos, E. M., Cammel, K., Maier, A. D., Mathiesen, T., Kranendonk, M. E. G., Wesseling, P., Seinstra, D., Kooi, E.-J., Stikker, B., Dubbink, H. J., Sie, M., Eelkman Rooda, O. H. J., Hoving, E. W., Verburg, N., Pages-Gallego, M., Hench, J., Frank, S., Aldape, K., Singh, O., Quezado, M., Abdullaev, Z., Kester, L., Tops, B. B. J., de Ridder, J. ·· 23 小时前评分62

Sturgeon V2:基于重标注数据训练的CNS肿瘤分类器

Sturgeon V2: a clinically applicable CNS tumor classifier trained on relabeled data

导读

Sturgeon V2汇集近10,000份DNA甲基化谱,通过迭代半监督重标注和双层一致性过滤协调肿瘤类别差异,形成面向临床应用、可本地运行的CNS肿瘤分类器。在94例儿童病例的回顾性术中队列中,85例高置信度分类正确,Sturgeon V1为78例,并有1例高置信度误分类。模拟测序运行(n=1880)中,高置信度调用错误率从7.1%降至2.8%,优于公开可用的其他分类器。

深度解读

DNA甲基化分类如今已是中枢神经系统肿瘤诊断的支柱之一:2016年WHO分类将分子标准写入实体定义,海德堡团队的机器学习分类器及其在千余例样本上的常规诊断实践,则把这一方法真正推入了临床[1][2]。在儿童神经肿瘤中,甲基化谱与靶向测序的多组学整合还被证明能显著提高诊断准确性[3]。但常规甲基化检测耗时且对DNA质量数量有要求,为此学界也在探索替代路径,例如从组织病理图像直接预测甲基化类别[4],或用空间转录组在微量、质量欠佳的样本上完成分子评估[6]。而针对术中决策,纳米孔测序虽可极快速地给出甲基化信号,时间受限下却只能产生稀疏的甲基化谱,需要专门分类器;迄今所有公开可用的稀疏谱分类器都依赖2018年发布的仅2,801例的单一参考集及其配套分类体系,这是该方法卡住的地方。

Sturgeon V2正是冲着这一瓶颈而来。作者从多个公共数据库与合作渠道汇集了近万例甲基化谱;由于来源不同、肿瘤类别标签互不一致,他们发展出一种带两级一致性过滤的迭代式半监督重标签策略,并证明该过滤对达到最优性能不可或缺。相比V1,分类器架构也重新设计,以便在测序数据不断累积时给出更稳定、更一致的置信度估计;类别体系同步更新,新增了脑膜瘤亚型、PATZ融合的神经上皮肿瘤和PLAG1/2扩增的胚胎性肿瘤等类别。在94例儿童术中回顾队列中,V2有85例“有把握且正确”(V1为78例),仅1例有把握的错误分类;在1,880次模拟测序中,有把握判断的错误率从7.1%降至2.8%,优于公开可用的同类工具。

这一工作的推进意义,可放在参照系更新的背景下看:面向常规甲基化谱的海德堡参考分类器已迭代至v12.8,训练集扩至7,495例,类别从v11的91类扩至184个亚类[5],而术中稀疏谱分类器却始终停留在2018年参考时代。Sturgeon V2将近万例重标签数据与更新的类别体系带入术中场景,按作者的说法,这是在2018年参考时代之后训练、公开可用且可本地运行的稀疏谱分类器;其跨库重标签与一致性过滤的流程,也为整合异质标注数据提供了可借鉴的范式。

当然,文中完成术中验证的队列全部为儿童病例,方法在成人肿瘤中的表现仍待检验;即便错误率大幅下降,“有把握”的判断也并非绝对无误,队列中仍出现了1例有把握的误分类。更大规模、前瞻性的术中验证,以及新纳入类别在真实手术场景下的可靠性,是接下来需要回答的问题。

来源:medRxiv 预印本

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