機(jī)器學(xué)習(xí)方法區(qū)分健康的男性女性微生物組

為期一周的國(guó)際機(jī)器學(xué)習(xí)大會(huì)(ICML)于6月24日結(jié)束，最后一天包括2016年ICML計(jì)算生物學(xué)研討會(huì)。加州大學(xué)圣地亞哥分校的教授Larry Smarr(計(jì)算機(jī)科學(xué))和Rob Knight(兒科，計(jì)算機(jī)科學(xué))以及Qualcomm Institute的數(shù)據(jù)科學(xué)家Mehrdad Yazdani參加了一個(gè)海報(bào)展示和論文“使用拓?fù)鋽?shù)據(jù)分析來(lái)發(fā)現(xiàn)人類微生物狀態(tài)之間的歧視”微生物組數(shù)據(jù)。“ 借用最初來(lái)自拓?fù)鋵W(xué)的統(tǒng)計(jì)方法，共同作者將拓?fù)鋽?shù)據(jù)分析(TDA)應(yīng)用為“無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)探索工具，以識(shí)別微生物狀態(tài)的變化”。

Knight指導(dǎo)加州大學(xué)圣地亞哥分校的微生物創(chuàng)新中心，Smarr是這個(gè)校園中心的教員，該中心將微生物組研究人員與行業(yè)合作伙伴聯(lián)系起來(lái)。Smarr指揮Calit2。“由于人類微生物組生態(tài)學(xué)在不同的身體部位和個(gè)體中存在顯著差異，”Yazdani說(shuō)，“了解生態(tài)學(xué)的方式和變化至關(guān)重要。”

Yazdani與Smarr和Knight密切合作，分析健康和病態(tài)受試者的人類微生物組中物種的菌落，特別是Smarr的未來(lái)患者項(xiàng)目。為了測(cè)試TDA方法，他們使用了先前公布的來(lái)自三個(gè)不同位點(diǎn)(口，手和腸)和兩個(gè)健康受試者(一個(gè)女性，一個(gè)男性)的微生物組的高分辨率時(shí)間序列的數(shù)據(jù)集。以前的研究表明，健康受試者的微生物群落隨著時(shí)間的推移是高度穩(wěn)定的，因此TDA和其他方法應(yīng)該能夠識(shí)別六個(gè)總微生物群落 - 三個(gè)基于他不同的身體部位的男性受試者，三個(gè)為女性主題的三個(gè)網(wǎng)站。

科學(xué)家們希望了解TDA與其他成熟方法PCA和MDS的比較。較舊的方法確實(shí)識(shí)別了三個(gè)站點(diǎn)的聚類，但沒(méi)有根據(jù)受試者的性別發(fā)現(xiàn)差異。“這些方法[PCA和MDS]不會(huì)根據(jù)受試者區(qū)分樣本，”他們?cè)谡撐闹兄赋觥Ａ硪环矫?，TDA方法鑒定了區(qū)分雌性和雄性腸樣品的不同簇，并且基于皮膚和舌體部位。結(jié)束Yazdani：“這表明TDA能夠識(shí)別其他方法可能遺漏的群集組。”

ICML計(jì)算生物學(xué)研討會(huì)匯集了將機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用于具有挑戰(zhàn)性的生物學(xué)問(wèn)題的研究人員，特別是考慮到高通量技術(shù)的發(fā)展，如新一代測(cè)序，質(zhì)譜(CyTOF)和單細(xì)胞測(cè)序，現(xiàn)在所有這些都可以從所討論的生物系統(tǒng)中產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)。

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