論文の概要: Orchard: building large cancer phylogenies using stochastic combinatorial search
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.12917v2
- Date: Wed, 10 Jul 2024 00:32:49 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-11 22:09:30.956030
- Title: Orchard: building large cancer phylogenies using stochastic combinatorial search
- Title（参考訳）: Orchard:確率的組合せ探索による大きな癌系統の構築
- Authors: E. Kulman, R. Kuang, Q. Morris,
- Abstract要約: がんの系統再建アルゴリズムであるOrchardを1000件の突然変異を用いて高速かつ高精度に導入する。
Orchardは、より可塑性な系統を再構築する、最先端のがん系統再建法より優れている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Phylogenies depicting the evolutionary history of genetically heterogeneous subpopulations of cells from the same cancer, i.e., cancer phylogenies, offer valuable insights about cancer development and guide treatment strategies. Many methods exist that reconstruct cancer phylogenies using point mutations detected with bulk DNA sequencing. However, these methods become inaccurate when reconstructing phylogenies with more than 30 mutations, or, in some cases, fail to recover a phylogeny altogether. Here, we introduce Orchard, a cancer phylogeny reconstruction algorithm that is fast and accurate using up to 1000 mutations. Orchard samples without replacement from a factorized approximation of the posterior distribution over phylogenies, a novel result derived in this paper. Each factor in this approximate posterior corresponds to a conditional distribution for adding a new mutation to a partially built phylogeny. Orchard optimizes each factor sequentially, generating a sequence of incrementally larger phylogenies that ultimately culminate in a complete tree containing all mutations. Our evaluations demonstrate that Orchard outperforms state-of-the-art cancer phylogeny reconstruction methods in reconstructing more plausible phylogenies across 90 simulated cancers and 14 B-progenitor acute lymphoblastic leukemias (B-ALLs). Remarkably, Orchard accurately reconstructs cancer phylogenies using up to 1,000 mutations. Additionally, we demonstrate that the large and accurate phylogenies reconstructed by Orchard are useful for identifying patterns of somatic mutations and genetic variations among distinct cancer cell subpopulations.
- Abstract（参考訳）: 同じ癌由来の細胞、すなわち癌系統の遺伝的に不均一なサブ集団の進化の歴史を描いた系統学は、がんの発生と治療戦略に関する貴重な洞察を与えてくれる。
バルクDNAシークエンシングで検出された点突然変異を用いてがんの系統を再構築する多くの方法が存在する。
しかし、30以上の変異で系統を再構築する際には、これらの手法が不正確なものとなり、場合によっては、系統の完全回復に失敗する。
そこで我々は,1000件の突然変異を用いて高速かつ高精度な癌系統再構築アルゴリズムOrchardを紹介した。
系統上の後部分布の因子的近似から置き換えることなくオーチャード試料を作製し,本論文から新たな結果を得た。
この近似的な後縁の因子は、部分的に構築された系統に新しい突然変異を加える条件分布に対応する。
Orchardは各因子を逐次最適化し、段階的に大きくなり、最終的に全ての突然変異を含む完全な木に終止符を打つ。
以上の結果から,Orchardは90のシミュレート癌と14のB前駆性急性リンパ性白血病(B-ALLs)にまたがって,より可塑性な系統を再構築する上で,最先端の系統再建法よりも優れた成績を示した。
注目すべきは、Orchardが最大1000の突然変異を用いて、がんの系統を正確に再構築することである。
さらに,Orchardによって再構成された大規模かつ正確な系統は,異なる癌細胞サブ集団間での体細胞突然変異および遺伝的変異のパターンの同定に有用であることを示した。
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