arrow
返回

Moanna: Multi-Omics Autoencoder-Based Neural Network Algorithm for Predicting Breast Cancer Subtypes

delete2023-01-01
delete10
delete
OA
AI
R
Richard Lupat
R
Rashindrie Perera
S
Sherene Loi
J
Jason Li *
DOI:10.1109/ACCESS.2023.3240515delete
delete原文链接
delete原文求助
delete分享
delete收藏
摘要

摘要

En 中文
Cancer subtyping delivers valuable insights into the study of cancer heterogeneity and fulfills an essential step toward personalized medicine. For example, studies in breast cancer have shown that cancer subtypes based on molecular differences are associated with different patient survival and treatment responses. However, recent studies have suggested inconsistent breast cancer subtype classifications using alternative approaches, suggesting that current methods are yet to be optimized. Existing computation-based methods have also been limited by their dependency on incomplete prior knowledge and ineffectiveness in handling high-dimensional data beyond gene expression. Here, we propose a novel deep-learning-based algorithm, Moanna, that is trained to integrate multi-omics data for predicting breast cancer subtypes. Moanna's architecture consists of a semi-supervised Autoencoder attached to a multi-task learning network for generalizing the combination of gene expression, copy number and somatic mutation data. We trained Moanna on a subset of the METABRIC breast cancer dataset and evaluated the performance on the remaining hold-out METABRIC samples and a fully independent cohort of TCGA samples. We evaluated our use of Autoencoder against other dimensionality reduction techniques and demonstrated its superiority in learning patterns associated with breast cancer subtypes. The overall Moanna model also achieved high accuracy in predicting samples' ER status (96%), differentiating basal-like samples (98%), and classifying samples into PAM50 subtypes (85%). Moreover, Moanna's predicted subtypes show a stronger correlation with patient survival when compared to the original PAM50 subtypes.
Keyword:
Breast cancer
Gene expression
Cancer
Deep learning
Neural networks
Tumors
Feature extraction
Artificial neural networks
Genomics
Bioinformatics
cancer subtyping
artificial neural networks
machine learning
classification algorithms
cancer genomics
bioinformatics
genetic expression
deep learning
artificial intelligence

期刊

IEEE Access 封面图
IEEE Access
IF:
3.6
论文数:
9.8W
被引数:
29.4W

机构

P
peter maccallum cancer center
学者数:
7.1K
论文数: 4.9K
被引数: 12
引用论文

引用论文

The cBio Cancer Genomics Portal: An Open Platform for Exploring Multidimensional Cancer Genomics DatacBio癌症基因组学门户: 探索多维癌症基因组学数据的开放平台
err2012-05-09
err1.3W
errOAAI
errCerami, Ethan; Gao, Jianjiong; Dogrusoz, Ugur; Gross, Benjamin E.; Sumer, Selcuk Onur; Aksoy, Buelent Arman; Jacobsen, Anders; Byrne, Caitlin J.; Heuer, Michael L.; Larsson, Erik; Antipin, Yevgeniy; Reva, Boris; Goldberg, Arthur P.; Sander, Chris; Schultz, Nikolaus
err分享
err收藏
Network Motifs in JNK Signaling
err2013-11-06
err0
errOAAI
errV. Sehgal; P. T. Ram
err分享
err收藏
Breast cancer development and progression: Risk factors, cancer stem cells, signaling pathways, genomics, and molecular pathogenesis乳腺癌的发展和进展: 危险因素,癌症干细胞,信号通路,基因组学和分子发病机制
err2018-06-01
err835
errOAAI
errFeng, Yixiao; Spezia, Mia; Huang, Shifeng; Yuan, Chengfu; Zeng, Zongyue; Zhang, Linghuan; Ji, Xiaojuan; Liu, Wei; Huang, Bo; Luo, Wenping; Liu, Bo; Lei, Yan; Du, Scott; Vuppalapati, Akhila; Luu, Hue H.; Haydon, Rex C.; He, Tong-Chuan; Ren, Guosheng
err分享
err收藏
Fourfold Basal Plane Anisotropy of the Nonlocal Magnetization ofYNi2B2CYNi2B2C
err1999-11-08
err0
errOAAI
errL. Civale; A. V. Silhanek; J. R. Thompson; K. J. Song; C. V. Tomy; D. McK. Paul
err分享
err收藏
DeepCC: a novel deep learning-based framework for cancer molecular subtype classification
err2019-08-16
err131
errOAAI
errGao, Feng; Wang, Wei; Tan, Miaomiao; Zhu, Lina; Zhang, Yuchen; Fessler, Evelyn; Vermeulen, Louis; Wang, Xin
err分享
err收藏
Classification and mutation prediction from non-small cell lung cancer histopathology images using deep learning基于深度学习的非小细胞肺癌组织病理图像分类及突变预测
err2018-09-17
err1.7K
errOAAI
errCoudray, Nicolas; Ocampo, Paolo Santiago; Sakellaropoulos, Theodore; Narula, Navneet; Snuderl, Matija; Fenyo, David; Moreira, Andre L.; Razavian, Narges; Tsirigos, Aristotelis
err分享
err收藏
Search for gravitational waves from binary black hole inspiral, merger, and ringdown从螺旋,合并和振铃中的二元黑洞中搜索引力波
err2011-06-06
err0
errOAAI
errJ. Abadie; B. P. Abbott; R. Abbott; M. Abernathy; T. Accadia; F. Acernese; C. Adams; R. Adhikari; P. Ajith; B. Allen; G. S. Allen; E. Amador Ceron; R. S. Amin; S. B. Anderson; W. G. Anderson; F. Antonucci; M. A. Arain; M. C. Araya; M. Aronsson; Y. Aso; S. M. Aston; P. Astone; D. Atkinson; P. Aufmuth; C. Aulbert; S. Babak; P. Baker; G. Ballardin; T. Ballinger; S. Ballmer; D. Barker; S. Barnum; F. Barone; B. Barr; P. Barriga; L. Barsotti; M. Barsuglia; M. A. Barton; I. Bartos; R. Bassiri; M. Bastarrika; J. Bauchrowitz; Th. S. Bauer; B. Behnke; M. G. Beker; A. Belletoile; M. Benacquista; A. Bertolini; J. Betzwieser; N. Beveridge; P. T. Beyersdorf; I. A. Bilenko; G. Billingsley; J. Birch; S. Birindelli; R. Biswas; M. Bitossi; M. A. Bizouard; E. Black; J. K. Blackburn; L. Blackburn; D. Blair; B. Bland; M. Blom; C. Boccara; O. Bock; T. P. Bodiya; R. Bondarescu; F. Bondu; L. Bonelli; R. Bonnand; R. Bork; M. Born; V. Boschi; S. Bose; L. Bosi; B. Bouhou; M. Boyle; S. Braccini; C. Bradaschia; P. R. Brady; V. B. Braginsky; J. E. Brau; J. Breyer; D. O. Bridges; A. Brillet; M. Brinkmann; V. Brisson; M. Britzger; A. F. Brooks; D. A. Brown; R. Budzyński; T. Bulik; H. J. Bulten; A. Buonanno; J. Burguet-Castell; O. Burmeister; D. Buskulic; C. Buy; R. L. Byer; L. Cadonati; G. Cagnoli; J. Cain; E. Calloni; J. B. Camp; E. Campagna; P. Campsie; J. Cannizzo; K. Cannon; B. Canuel; J. Cao; C. Capano; F. Carbognani; S. Caride; S. Caudill; M. Cavaglià; F. Cavalier; R. Cavalieri; G. Cella; C. Cepeda; E. Cesarini; O. Chaibi; T. Chalermsongsak; E. Chalkley; P. Charlton; E. Chassande-Mottin; S. Chelkowski; Y. Chen; A. Chincarini; N. Christensen; S. S. Y. Chua; C. T. Y. Chung; D. Clark; J. Clark; J. H. Clayton; F. Cleva; E. Coccia; C. N. Colacino; J. Colas; A. Colla; M. Colombini; R. Conte; D. Cook; T. R. Corbitt; N. Cornish; A. Corsi; C. A. Costa; J.-P. Coulon; D. M. Coward; D. C. Coyne; J. D. E. Creighton; T. D. Creighton; A. M. Cruise; R. M. Culter; A. Cumming; L. Cunningham; E. Cuoco; K. Dahl; S. L. Danilishin; R. Dannenberg; S. D’Antonio; K. Danzmann; K. Das; V. Dattilo; B. Daudert; M. Davier; G. Davies; A. Davis; E. J. Daw; R. Day; T. Dayanga; R. DeRosa; D. DeBra; G. Debreczeni; J. Degallaix; M. del Prete; V. Dergachev; R. De Rosa; R. DeSalvo; P. Devanka; S. Dhurandhar; L. Di Fiore; A. Di Lieto; I. Di Palma; M. Di Paolo Emilio; A. Di Virgilio; M. Díaz; A. Dietz; F. Donovan; K. L. Dooley; E. E. Doomes; S. Dorsher; E. S. D. Douglas; M. Drago; R. W. P. Drever; J. C. Driggers; J. Dueck; J.-C. Dumas; S. Dwyer; T. Eberle; M. Edgar; M. Edwards; A. Effler; P. Ehrens; G. Ely; R. Engel; T. Etzel; M. Evans; T. Evans; V. Fafone; S. Fairhurst; Y. Fan; B. F. Farr; D. Fazi; H. Fehrmann; D. Feldbaum; I. Ferrante; F. Fidecaro; L. S. Finn; I. Fiori; R. Flaminio; M. Flanigan; K. Flasch; S. Foley; C. Forrest; E. Forsi; L. A. Forte; N. Fotopoulos; J.-D. Fournier; J. Franc; S. Frasca; F. Frasconi; M. Frede; M. Frei; Z. Frei; A. Freise; R. Frey; T. T. Fricke; D. Friedrich; P. Fritschel; V. V. Frolov; P. Fulda; M. Fyffe; M. Galimberti; L. Gammaitoni; J. A. Garofoli; F. Garufi; M. E. Gáspár; G. Gemme; E. Genin; A. Gennai; I. Gholami; S. Ghosh; J. A. Giaime; S. Giampanis; K. D. Giardina; A. Giazotto; C. Gill; E. Goetz; L. M. Goggin; G. González; M. L. Gorodetsky; S. Goßler; R. Gouaty; C. Graef; M. Granata; A. Grant; S. Gras; C. Gray; R. J. S. Greenhalgh; A. M. Gretarsson; C. Greverie; R. Grosso; H. Grote; S. Grunewald; G. M. Guidi; E. K. Gustafson; R. Gustafson; B. Hage; P. Hall; J. M. Hallam; D. Hammer; G. Hammond; J. Hanks; C. Hanna; J. Hanson; J. Harms; G. M. Harry; I. W. Harry; E. D. Harstad; K. Haughian; K. Hayama; J.-F. Hayau; T. Hayler; J. Heefner; H. Heitmann; P. Hello; I. S. Heng; A. W. Heptonstall; M. Hewitson; S. Hild; E. Hirose; D. Hoak; K. A. Hodge; K. Holt; D. J. Hosken; J. Hough; E. J. Howell; D. Hoyland; D. Huet; B. Hughey; S. Husa; S. H. Huttner; T. Huynh-Dinh; D. R. Ingram; R. Inta; T. Isogai; A. Ivanov; P. Jaranowski; W. W. Johnson; D. I. Jones; G. Jones; R. Jones; L. Ju; P. Kalmus; V. Kalogera; S. Kandhasamy; J. B. Kanner; E. Katsavounidis; K. Kawabe; S. Kawamura; F. Kawazoe; W. Kells; D. G. Keppel; A. Khalaidovski; F. Y. Khalili; E. A. Khazanov; H. Kim; P. J. King; D. L. Kinzel; J. S. Kissel; S. Klimenko; V. Kondrashov; R. Kopparapu; S. Koranda; I. Kowalska; D. Kozak; T. Krause; V. Kringel; S. Krishnamurthy; B. Krishnan; A. Królak; G. Kuehn; J. Kullman; R. Kumar; P. Kwee; M. Landry; M. Lang; B. Lantz; N. Lastzka; A. Lazzarini; P. Leaci; J. Leong; I. Leonor; N. Leroy; N. Letendre; J. Li; T. G. F. Li; N. Liguori; H. Lin; P. E. Lindquist; N. A. Lockerbie; D. Lodhia; M. Lorenzini; V. Loriette; M. Lormand; G. Losurdo; P. Lu; J. Luan; M. Lubinski; A. Lucianetti; H. Lück; A. D. Lundgren; B. Machenschalk; M. MacInnis; M. Mageswaran; K. Mailand; E. Majorana; C. Mak; I. Maksimovic; N. Man; I. Mandel; V. Mandic; M. Mantovani; F. Marchesoni; F. Marion; S. Márka; Z. Márka; E. Maros; J. Marque; F. Martelli; I. W. Martin; R. M. Martin; J. N. Marx; K. Mason; A. Masserot; F. Matichard; L. Matone; R. A. Matzner; N. Mavalvala; R. McCarthy; D. E. McClelland; S. C. McGuire; G. McIntyre; G. McIvor; D. J. A. McKechan; G. Meadors; M. Mehmet; T. Meier; A. Melatos; A. C. Melissinos; G. Mendell; D. F. Menéndez; R. A. Mercer; L. Merill; S. Meshkov; C. Messenger; M. S. Meyer; H. Miao; C. Michel; L. Milano; J. Miller; Y. Minenkov; Y. Mino; S. Mitra; V. P. Mitrofanov; G. Mitselmakher; R. Mittleman; B. Moe; M. Mohan; S. D. Mohanty; S. R. P. Mohapatra; D. Moraru; J. Moreau; G. Moreno; N. Morgado; A. Morgia; T. Morioka; K. Mors; S. Mosca; V. Moscatelli; K. Mossavi; B. Mours; C. M. Mow–Lowry; G. Mueller; S. Mukherjee; A. Mullavey; H. Müller-Ebhardt; J. Munch; P. G. Murray; T. Nash; R. Nawrodt; J. Nelson; I. Neri; G. Newton; A. Nishizawa; F. Nocera; D. Nolting; E. Ochsner; J. O’Dell; G. H. Ogin; R. G. Oldenburg; B. O’Reilly; R. O’Shaughnessy; C. Osthelder; D. J. Ottaway; R. S. Ottens; H. Overmier; B. J. Owen; A. Page; G. Pagliaroli; L. Palladino; C. Palomba; Y. Pan; C. Pankow; F. Paoletti; M. A. Papa; S. Pardi; M. Pareja; M. Parisi; A. Pasqualetti; R. Passaquieti; D. Passuello; P. Patel; D. Pathak; M. Pedraza; L. Pekowsky; S. Penn; C. Peralta; A. Perreca; G. Persichetti; M. Pichot; M. Pickenpack; F. Piergiovanni; M. Pietka; L. Pinard; I. M. Pinto; M. Pitkin; H. J. Pletsch; M. V. Plissi; R. Poggiani; F. Postiglione; M. Prato; V. Predoi; L. R. Price; M. Prijatelj; M. Principe; R. Prix; G. A. Prodi; L. Prokhorov; O. Puncken; M. Punturo; P. Puppo; V. Quetschke; F. J. Raab; D. S. Rabeling; I. Rácz; T. Radke; H. Radkins; P. Raffai; M. Rakhmanov; B. Rankins; P. Rapagnani; V. Raymond; V. Re; C. M. Reed; T. Reed; T. Regimbau; S. Reid; D. H. Reitze; F. Ricci; R. Riesen; K. Riles; P. Roberts; N. A. Robertson; F. Robinet; C. Robinson; E. L. Robinson; A. Rocchi; S. Roddy; L. Rolland; J. Rollins; J. D. Romano; R. Romano; J. H. Romie; D. Rosińska; C. Röver; S. Rowan; A. Rüdiger; P. Ruggi; K. Ryan; S. Sakata; M. Sakosky; F. Salemi; L. Sammut; L. Sancho de la Jordana; V. Sandberg; V. Sannibale; L. Santamaría; G. Santostasi; S. Saraf; B. Sassolas; B. S. Sathyaprakash; S. Sato; M. Satterthwaite; P. R. Saulson; R. Savage; R. Schilling; R. Schnabel; R. M. S. Schofield; B. Schulz; B. F. Schutz; P. Schwinberg; J. Scott; S. M. Scott; A. C. Searle; F. Seifert; D. Sellers; A. S. Sengupta; D. Sentenac; A. Sergeev; D. A. Shaddock; B. Shapiro; P. Shawhan; D. H. Shoemaker; A. Sibley; X. Siemens; D. Sigg; A. Singer; A. M. Sintes; G. Skelton; B. J. J. Slagmolen; J. Slutsky; J. R. Smith; M. R. Smith; N. D. Smith; K. Somiya; B. Sorazu; F. C. Speirits; L. Sperandio; A. J. Stein; L. C. Stein; S. Steinlechner; S. Steplewski; A. Stochino; R. Stone; K. A. Strain; S. Strigin; A. S. Stroeer; R. Sturani; A. L. Stuver; T. Z. Summerscales; M. Sung; S. Susmithan; P. J. Sutton; B. Swinkels; G. P. Szokoly; M. Tacca; D. Talukder; D. B. Tanner; S. P. Tarabrin; J. R. Taylor; R. Taylor; P. Thomas; K. A. Thorne; K. S. Thorne; E. Thrane; A. Thüring; C. Titsler; K. V. Tokmakov; A. Toncelli; M. Tonelli; O. Torre; C. Torres; C. I. Torrie; E. Tournefier; F. Travasso; G. Traylor; M. Trias; K. Tseng; L. Turner; D. Ugolini; K. Urbanek; H. Vahlbruch; B. Vaishnav; G. Vajente; M. Vallisneri; J. F. J. van den Brand; C. Van Den Broeck; S. van der Putten; M. V. van der Sluys; A. A. van Veggel; S. Vass; M. Vasuth; R. Vaulin; M. Vavoulidis; A. Vecchio; G. Vedovato; J. Veitch; P. J. Veitch; C. Veltkamp; D. Verkindt; F. Vetrano; A. Viceré; A. E. Villar; J.-Y. Vinet; H. Vocca; C. Vorvick; S. P. Vyachanin; S. J. Waldman; L. Wallace; A. Wanner; R. L. Ward; M. Was; P. Wei; M. Weinert; A. J. Weinstein; R. Weiss; L. Wen; S. Wen; P. Wessels; M. West; T. Westphal; K. Wette; J. T. Whelan; S. E. Whitcomb; D. White; B. F. Whiting; C. Wilkinson; P. A. Willems; L. Williams; B. Willke; L. Winkelmann; W. Winkler; C. C. Wipf; A. G. Wiseman; G. Woan; R. Wooley; J. Worden; I. Yakushin; H. Yamamoto; K. Yamamoto; D. Yeaton-Massey; S. Yoshida; P. Yu; M. Yvert; M. Zanolin; L. Zhang; Z. Zhang; C. Zhao; N. Zotov; M. E. Zucker; J. Zweizig
err分享
err收藏
Analysis of a replicated data base
err1985-08-01
err0
PREAI
errRandolph D. Nelson; Balakrishna R. Iyer
err分享
err收藏
学者 查看更多内容