Un enfoque de aprendizaje profundo para analizar espectros de RMN de células SH-SY5Y para el diagnóstico de la enfermedad de Alzheimer
Autores: Costanti, Filippo; Kola, Arian; Scarselli, Franco; Valensin, Daniela; Bianchini, Monica
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Un enfoque de aprendizaje profundo para analizar espectros de RMN de células SH-SY5Y para el diagnóstico de la enfermedad de Alzheimer
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Línea celular de neuroblastoma
Enfermedad de Alzheimer
Fármacos
Biomarcadores
Metabolómica de RMN
Autoencoders convolucionales
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 32
Citaciones: Sin citaciones
La línea celular de neuroblastoma SH-SY5Y se utiliza frecuentemente como un modelo in vitro de la función neuronal y se aplica ampliamente para estudiar los eventos moleculares que conducen a la enfermedad de Alzheimer (EA). De hecho, recientemente, la investigación básica en células SH-SY5Y ha proporcionado ideas interesantes para el descubrimiento de nuevos fármacos y biomarcadores para el tratamiento y diagnóstico mejorados de la EA. Al mismo tiempo, la metabolómica de RMN no dirigida se aplica ampliamente al análisis del perfil metabólico y detección de metabolitos diferenciales, para descubrir nuevos biomarcadores. En este documento, se propone una técnica de compresión basada en autoencoders convolucionales, que puede realizar una reducción de dimensionalidad alta en la señal espectral (hasta más de 300 veces), manteniendo características informativas (garantizadas por un error de reconstrucción siempre menor al 5%). Además, antes de la compresión, se ideó un método de preprocesamiento para remediar la escasez de datos disponibles. Los datos espectrales comprimidos se utilizaron luego para entrenar algunos clasificadores SVM para distinguir células enfermas de células sanas, logrando una precisión cercana al 78%, un rendimiento significativamente mejor en comparación con el uso de datos comprimidos estándar de PCA.
Descripción
La línea celular de neuroblastoma SH-SY5Y se utiliza frecuentemente como un modelo in vitro de la función neuronal y se aplica ampliamente para estudiar los eventos moleculares que conducen a la enfermedad de Alzheimer (EA). De hecho, recientemente, la investigación básica en células SH-SY5Y ha proporcionado ideas interesantes para el descubrimiento de nuevos fármacos y biomarcadores para el tratamiento y diagnóstico mejorados de la EA. Al mismo tiempo, la metabolómica de RMN no dirigida se aplica ampliamente al análisis del perfil metabólico y detección de metabolitos diferenciales, para descubrir nuevos biomarcadores. En este documento, se propone una técnica de compresión basada en autoencoders convolucionales, que puede realizar una reducción de dimensionalidad alta en la señal espectral (hasta más de 300 veces), manteniendo características informativas (garantizadas por un error de reconstrucción siempre menor al 5%). Además, antes de la compresión, se ideó un método de preprocesamiento para remediar la escasez de datos disponibles. Los datos espectrales comprimidos se utilizaron luego para entrenar algunos clasificadores SVM para distinguir células enfermas de células sanas, logrando una precisión cercana al 78%, un rendimiento significativamente mejor en comparación con el uso de datos comprimidos estándar de PCA.