A cross-study analysis of drug response prediction in cancer cell lines

Auteurs : Fangfang Xia, Jonathan Allen, Prasanna Balaprakash, Thomas Brettin, Cristina Garcia-Cardona, Austin Clyde, Judith Cohn, James Doroshow, Xiaotian Duan, Veronika Dubinkina, Yvonne Evrard, Ya Ju Fan, Jason Gans, Stewart He, Pinyi Lu, Sergei Maslov, Alexander Partin, Maulik Shukla, Eric Stahlberg, Justin M. Wozniak, Hyunseung Yoo, George Zaki, Yitan Zhu, Rick Stevens

arXiv: 2104.08961v2 - DOI (q-bio.QM)
Accepted by Briefings in Bioinformatics

Résumé : To enable personalized cancer treatment, machine learning models have been developed to predict drug response as a function of tumor and drug features. However, most algorithm development efforts have relied on cross validation within a single study to assess model accuracy. While an essential first step, cross validation within a biological data set typically provides an overly optimistic estimate of the prediction performance on independent test sets. To provide a more rigorous assessment of model generalizability between different studies, we use machine learning to analyze five publicly available cell line-based data sets: NCI60, CTRP, GDSC, CCLE and gCSI. Based on observed experimental variability across studies, we explore estimates of prediction upper bounds. We report performance results of a variety of machine learning models, with a multitasking deep neural network achieving the best cross-study generalizability. By multiple measures, models trained on CTRP yield the most accurate predictions on the remaining testing data, and gCSI is the most predictable among the cell line data sets included in this study. With these experiments and further simulations on partial data, two lessons emerge: (1) differences in viability assays can limit model generalizability across studies, and (2) drug diversity, more than tumor diversity, is crucial for raising model generalizability in preclinical screening.

Soumis à arXiv le 18 Avr. 2021

Explorez l'arbre d'article

Cliquez sur les nœuds de l'arborescence pour être redirigé vers un article donné et accéder à leurs résumés et assistant virtuel

Accédez également à nos Résumés, ou posez des questions sur cet article à notre Assistant IA.

Recherchez des articles similaires (en version bêta)

En cliquant sur le bouton ci-dessus, notre algorithme analysera tous les articles de notre base de données pour trouver le plus proche en fonction du contenu des articles complets et pas seulement des métadonnées. Veuillez noter que cela ne fonctionne que pour les articles pour lesquels nous avons généré des résumés et que vous pouvez le réexécuter de temps en temps pour obtenir un résultat plus précis pendant que notre base de données s'agrandit.