Explicación de aprendizaje automático comprensible para microbioma multiómico longitudinal
Autores: Laccourreye, Paula; Bielza, Concha; Larrañaga, Pedro
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Explicación de aprendizaje automático comprensible para microbioma multiómico longitudinal
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Comunidad microbiana
Microbiota intestinal
Enfermedad inflamatoria intestinal
Modelos de aprendizaje automático
Microbioma humano
Redes bayesianas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 21
Citaciones: Sin citaciones
A lo largo de los años, los estudios de investigación han demostrado que existe una conexión clave entre la comunidad microbiana en el intestino, los genes y el sistema inmunológico. Entender esta asociación puede ayudar a descubrir la causa de trastornos crónicos idiopáticos complejos como la enfermedad inflamatoria intestinal. A pesar de los importantes esfuerzos realizados en el campo, las funciones, dinámicas y la causalidad del estado de disbiosis realizado por la comunidad microbiana siguen siendo poco claras. Los modelos de aprendizaje automático pueden ayudar a dilucidar conexiones y relaciones importantes entre los microbios en el huésped humano. Nuestro estudio tiene como objetivo ampliar el conocimiento actual de las asociaciones entre el microbioma humano y la salud y la enfermedad a través de la aplicación de redes bayesianas dinámicas para describir la variación temporal de la microbiota intestinal y las relaciones dinámicas entre entidades taxonómicas y variables clínicas. Desarrollamos un conjunto de pasos de preprocesamiento para limpiar, filtrar, seleccionar, integrar y modelar datos longitudinales informativos de metagenómica, metatranscriptómica y metabolómica del Proyecto Microbioma Humano. Este estudio logra nuevos modelos de red con un rendimiento predictivo satisfactorio (precisión = 0.648) para cada estado de enfermedad inflamatoria intestinal, validando las redes bayesianas como un marco para desarrollar modelos interpretables que ayuden a comprender las formas básicas en las que las diferentes entidades biológicas (taxones, genes, metabolitos) interactúan entre sí en un entorno dado (intestino humano) a lo largo del tiempo. Estos hallazgos pueden servir como punto de partida para avanzar en el descubrimiento de enfoques terapéuticos novedosos y nuevos biomarcadores para la medicina de precisión.
Descripción
A lo largo de los años, los estudios de investigación han demostrado que existe una conexión clave entre la comunidad microbiana en el intestino, los genes y el sistema inmunológico. Entender esta asociación puede ayudar a descubrir la causa de trastornos crónicos idiopáticos complejos como la enfermedad inflamatoria intestinal. A pesar de los importantes esfuerzos realizados en el campo, las funciones, dinámicas y la causalidad del estado de disbiosis realizado por la comunidad microbiana siguen siendo poco claras. Los modelos de aprendizaje automático pueden ayudar a dilucidar conexiones y relaciones importantes entre los microbios en el huésped humano. Nuestro estudio tiene como objetivo ampliar el conocimiento actual de las asociaciones entre el microbioma humano y la salud y la enfermedad a través de la aplicación de redes bayesianas dinámicas para describir la variación temporal de la microbiota intestinal y las relaciones dinámicas entre entidades taxonómicas y variables clínicas. Desarrollamos un conjunto de pasos de preprocesamiento para limpiar, filtrar, seleccionar, integrar y modelar datos longitudinales informativos de metagenómica, metatranscriptómica y metabolómica del Proyecto Microbioma Humano. Este estudio logra nuevos modelos de red con un rendimiento predictivo satisfactorio (precisión = 0.648) para cada estado de enfermedad inflamatoria intestinal, validando las redes bayesianas como un marco para desarrollar modelos interpretables que ayuden a comprender las formas básicas en las que las diferentes entidades biológicas (taxones, genes, metabolitos) interactúan entre sí en un entorno dado (intestino humano) a lo largo del tiempo. Estos hallazgos pueden servir como punto de partida para avanzar en el descubrimiento de enfoques terapéuticos novedosos y nuevos biomarcadores para la medicina de precisión.