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IRnet: Immunotherapy response prediction using pathway knowledge-informed graph neural network
Journal of Advanced Research ( IF 11.4 ) Pub Date : 2024-08-07 , DOI: 10.1016/j.jare.2024.07.036 Yuexu Jiang 1 , Manish Sridhar Immadi 2 , Duolin Wang 1 , Shuai Zeng 1 , Yen On Chan 3 , Jing Zhou 4 , Dong Xu 5 , Trupti Joshi 6
中文翻译:
IRnet:使用通路知识知情图神经网络预测免疫疗法反应
免疫检查点抑制剂 (ICI) 是针对各种癌症类型的有效且精确的疗法,可显着提高对它们反应积极的患者的生存率。然而,只有少数患者受益于 ICI 治疗。
在治疗前识别 ICI 反应者可以大大节省医疗资源,最大限度地减少潜在的药物副作用,并加快寻找替代疗法。我们的目标是引入一种新的深度学习方法来预测癌症患者的 ICI 治疗反应。
所提出的深度学习框架利用了图神经网络和生物途径知识。我们使用来自黑色素瘤、胃癌和膀胱癌的几项临床试验的 ICI 治疗患者数据来训练和测试我们的方法。
我们的结果表明,这种预测模型优于当前最先进的方法和基于肿瘤微环境的预测因子。此外,该模型还量化了通路、通路相互作用和基因在其预测中的重要性。IRnet 的 Web 服务器已经开发并部署,为 https://irnet.missouri.edu 用户提供了广泛的可访问性。
IRnet 是预测患者对免疫治疗(特别是 ICI)反应的竞争工具。它的可解释性还为 ICI 治疗的潜在机制提供了有价值的见解。
更新日期:2024-08-07
Journal of Advanced Research ( IF 11.4 ) Pub Date : 2024-08-07 , DOI: 10.1016/j.jare.2024.07.036 Yuexu Jiang 1 , Manish Sridhar Immadi 2 , Duolin Wang 1 , Shuai Zeng 1 , Yen On Chan 3 , Jing Zhou 4 , Dong Xu 5 , Trupti Joshi 6
Affiliation
Introduction
Immune checkpoint inhibitors (ICIs) are potent and precise therapies for various cancer types, significantly improving survival rates in patients who respond positively to them. However, only a minority of patients benefit from ICI treatments.Objectives
Identifying ICI responders before treatment could greatly conserve medical resources, minimize potential drug side effects, and expedite the search for alternative therapies. Our goal is to introduce a novel deep-learning method to predict ICI treatment responses in cancer patients.Methods
The proposed deep-learning framework leverages graph neural network and biological pathway knowledge. We trained and tested our method using ICI-treated patients’ data from several clinical trials covering melanoma, gastric cancer, and bladder cancer.Results
Our results demonstrate that this predictive model outperforms current state-of-the-art methods and tumor microenvironment-based predictors. Additionally, the model quantifies the importance of pathways, pathway interactions, and genes in its predictions. A web server for IRnet has been developed and deployed, providing broad accessibility to users at https://irnet.missouri.edu.Conclusion
IRnet is a competitive tool for predicting patient responses to immunotherapy, specifically ICIs. Its interpretability also offers valuable insights into the mechanisms underlying ICI treatments.中文翻译:
IRnet:使用通路知识知情图神经网络预测免疫疗法反应
介绍
免疫检查点抑制剂 (ICI) 是针对各种癌症类型的有效且精确的疗法,可显着提高对它们反应积极的患者的生存率。然而,只有少数患者受益于 ICI 治疗。
目标
在治疗前识别 ICI 反应者可以大大节省医疗资源,最大限度地减少潜在的药物副作用,并加快寻找替代疗法。我们的目标是引入一种新的深度学习方法来预测癌症患者的 ICI 治疗反应。
方法
所提出的深度学习框架利用了图神经网络和生物途径知识。我们使用来自黑色素瘤、胃癌和膀胱癌的几项临床试验的 ICI 治疗患者数据来训练和测试我们的方法。
结果
我们的结果表明,这种预测模型优于当前最先进的方法和基于肿瘤微环境的预测因子。此外,该模型还量化了通路、通路相互作用和基因在其预测中的重要性。IRnet 的 Web 服务器已经开发并部署,为 https://irnet.missouri.edu 用户提供了广泛的可访问性。
结论
IRnet 是预测患者对免疫治疗(特别是 ICI)反应的竞争工具。它的可解释性还为 ICI 治疗的潜在机制提供了有价值的见解。