An important goal in cancer research is the survival prognosis of a patient based on a minimal panel of genomic and molecular markers such as genes or proteins. Purely data-driven models without any biological knowledge can produce non-interpretable results. We propose a penalized semiparametric Bayesian Cox model with graph-structured selection priors for sparse identification of multi-omics features by making use of a biologically meaningful graph via a Markov random field (MRF) prior to capturing known relationships between multi-omics features. Since the fixed graph in the MRF prior is for the prior probability distribution, it is not a hard constraint to determine variable selection, so the proposed model can verify known information and has the potential to identify new and novel biomarkers for drawing new biological knowledge. Our simulation results show that the proposed Bayesian Cox model with graph-based prior knowledge results in more trustable and stable variable selection and non-inferior survival prediction, compared to methods modeling the covariates independently without any prior knowledge. The results also indicate that the performance of the proposed model is robust to a partially correct graph in the MRF prior, meaning that in a real setting where not all the true network information between covariates is known, the graph can still be useful. The proposed model is applied to the primary invasive breast cancer patients data in The Cancer Genome Atlas project.


翻译:癌症研究的一个重要目标是基于最小化的基因组和分子标志物(如基因或蛋白质)面板对患者的生存预后进行预测。缺乏生物学知识的纯数据驱动模型可能产生难以解释的结果。我们提出了一种带有图结构选择先验的惩罚半参数贝叶斯Cox模型,通过利用具有生物学意义的图,借助马尔可夫随机场(MRF)先验来捕获多组学特征之间的已知关系,从而实现多组学特征的稀疏识别。由于MRF先验中的固定图是针对先验概率分布的,它并非决定变量选择的硬性约束,因此所提出的模型能够验证已知信息,并具有识别新的生物标志物以获取新生物学知识的潜力。我们的模拟结果表明,与那些对协变量进行独立建模且无任何先验知识的方法相比,所提出的基于图先验知识的贝叶斯Cox模型能够产生更可靠、更稳定的变量选择结果,且生存预测性能不逊色。结果还表明,所提出模型的性能对MRF先验中部分正确的图具有鲁棒性,这意味着在实际场景中,即使并非所有协变量之间的真实网络信息都已知,该图仍然可以发挥作用。所提出的模型已应用于癌症基因组图谱项目中的原发性浸润性乳腺癌患者数据。

0
下载
关闭预览

相关内容

ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6日
专知会员服务
55+阅读 · 2020年3月16日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
46+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
18+阅读 · 2021年3月16日
Recent advances in deep learning theory
Arxiv
50+阅读 · 2020年12月20日
A survey on deep hashing for image retrieval
Arxiv
15+阅读 · 2020年6月10日
VIP会员
相关资讯
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
46+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员