Detecting predictive biomarkers from multi-omics data is important for precision medicine, to improve diagnostics of complex diseases and for better treatments. This needs substantial experimental efforts that are made difficult by the heterogeneity of cell lines and huge cost. An effective solution is to build a computational model over the diverse omics data, including genomic, molecular, and environmental information. However, choosing informative and reliable data sources from among the different types of data is a challenging problem. We propose DIVERSE, a framework of Bayesian importance-weighted tri- and bi-matrix factorization(DIVERSE3 or DIVERSE2) to predict drug responses from data of cell lines, drugs, and gene interactions. DIVERSE integrates the data sources systematically, in a step-wise manner, examining the importance of each added data set in turn. More specifically, we sequentially integrate five different data sets, which have not all been combined in earlier bioinformatic methods for predicting drug responses. Empirical experiments show that DIVERSE clearly outperformed five other methods including three state-of-the-art approaches, under cross-validation, particularly in out-of-matrix prediction, which is closer to the setting of real use cases and more challenging than simpler in-matrix prediction. Additionally, case studies for discovering new drugs further confirmed the performance advantage of DIVERSE.


翻译:从多种工程学数据中检测出预测生物标志,对于精密医学、改进复杂疾病的诊断和更好的治疗非常重要。这需要大量实验性努力,而由于细胞线的异质性和高昂的成本,这种实验性努力十分困难。一个有效的解决办法是,对多种动谱数据,包括基因组、分子和环境信息,建立一个计算模型。然而,从不同类型数据中选择信息丰富和可靠的数据源是一个具有挑战性的问题。我们提议DIVERSE,即巴伊西亚重要加权三重和双三重综合因子化(DIVERSE3 或 DIVERSE2)框架,以预测细胞线、药物和基因相互作用数据中的药物反应。DIVERSE系统化数据源,以渐进的方式系统化地整合数据源,审查每增加一组数据的重要性。更具体地说,我们按顺序整合了五套不同的数据集,而这些数据集并没有在早期预测药物反应的生物统计方法中被统合起来。 经验性实验显示,DIVERSE明显地超越了其他五种方法,包括三个更具有挑战性的业绩预测性的案例,在更精确的案例研究下,在更精确的预测中,在更精确的案例研究中,在更精确的情况下,在更精确的案例中中采用更精确的预测方法之下,在更精确地进行。

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