Презентация на тему "Прогностическая эффективность биомаркеров" - скачать бесплатно презентации по Биологии

Содержание

Слайд 2

Прогностическая эффективность биомаркеров или как представить результаты так, чтобы они нравились

Прогностическая эффективность биомаркеров

или

как представить результаты так,

чтобы они нравились не только

нам,

но и в министерствах

Слайд 3

ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России

ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007—2012

годы»

О чем это они?

Слайд 4

Чувствительность – специфичность: старые добрые медицинские понятия Специфичность = 0.9 Чувствительность = 0.7

Чувствительность – специфичность: старые добрые медицинские понятия

Специфичность = 0.9

Чувствительность = 0.7

Слайд 5

Выигрывая в чувствительности, обычно теряем специфичность (et converso) SE vs. SP:

Выигрывая в чувствительности,
обычно теряем специфичность (et converso)

SE vs. SP:
противоборство

показателей

Маркер у всех,
и все больны!
SE=1, SP=0

Все без маркера,
и все здоровы! SE=0, SP=1

Слайд 6

Так что важнее: чувствительность или специфичность? Area Under Curve?

Так что важнее:
чувствительность или специфичность?

Area Under Curve?

Слайд 7

AUC – это вероятность отличить больного от здорового, ориентируясь на маркер!

AUC – это вероятность отличить больного от здорового, ориентируясь на маркер!

Берем


1 здорового и 1 больного

Без использования маркера

Используем тест и носителя маркера объявляем больным

AUC>1/2, если OR>1

Слайд 8

А зачем все это? Почему бы не обойтись привычным набором показателей

А зачем все это?

Почему бы не обойтись привычным набором
показателей ассоциирования

– r, OR, p и т.п. ?

Тревожные заголовки последних лет:

Маркеры с воспроизводимыми значимыми OR могут быть плохими классификаторами

Относительная полезность OR и RR

По ту сторону OR – риск заболеваемости на основе генетических профилей

Прогноз генетического риска – умеем ли мы уже это делать ?

…брешь между статистической значимостью и диагностической дискриминацией

Ограниченная полезность OR при использовании диагностических и прогностических маркеров

Слайд 9

150 000 работ, претендующих на открытие биомаркеров Надежды 90-х не оправдались:

150 000
работ,
претендующих на
открытие биомаркеров

Надежды 90-х не оправдались: эпоха GWAS

буксует

Капля в океане:

«Bring on the biomarkers» Nature , v 469, 2011

Нашествие биомаркеров

Good association is usually a necessary,
but not a sufficient, condition for good classification

George Poste, chief scientist at the Complex Adaptive Systems Initiative, and Regents professor of health innovation
at Arizona State University

«У меня 10-15 генов предрасположенности? В этой информации очень мало проку!»

Слайд 10

Пример, когда сильный эффект не обеспечивает эффективность прогноза Сколько раз тест

Пример, когда сильный эффект не обеспечивает эффективность прогноза

Сколько раз тест сработал?

Вероятность того, что случайно выбранный человек будет правильно идентифицирован равна:

Суперэффект!

У больных частота маркера в 10 раз выше, чем у здоровых:
OR=11, p=7⋅10-11

- почти монета!!!

Причина парадокса в низкой чувствительности теста:
50/500=0.1, т.е. только 10% больных
являются носителями маркера

Популяционное обследование:

Заболеваемость – 50%

Слайд 11

Здоровые Control Больные Case Носители маркера Свободны от маркера все начинается

Здоровые
Control

Больные
Case

Носители
маркера

Свободны от
маркера

все начинается с таблицы сопряженности 2×2:

> pM

> 1-pM

Популяционная частота

маркера

Разберемся в исходных понятиях:

Слайд 12

Здоровые Control Больные Case Носители маркера Свободны от маркера Интерпретация в

Здоровые
Control

Больные
Case

Носители
маркера

Свободны от
маркера

Интерпретация в терминах ошибок I и II рода

Плоховато запоминается

-
лучше частота маркера среди больных
Слайд 13

Бинарный тест: вычисление показателей ассоциирования и риска Показатели ассоциирования: Показатели рисков:

Бинарный тест: вычисление показателей ассоциирования и риска

Показатели ассоциирования:

Показатели рисков:

> RR

Не все

эти показатели поддаются непосредственной оценке –
все зависит от дизайна эксперимента

Во всех случаях можно оценить только отношение шансов!

Слайд 14

Дизайн ассоциативных исследований Population study: случайная выборка без подбора групп Case-control

Дизайн ассоциативных исследований

Population study:
случайная выборка без подбора групп

Case-control study:
подбор

групп «больные-здоровые»

Cohort study:
подбор групп «с маркером – без маркера»

Основной вариант ассоциативных
исследований

Обычно «экспонированные - контроль»

Редкий вариант (дорого!)

Набираем выборку,
заранее не зная, кто
болен и кто носитель
маркера

Слайд 15

Возможность непосредственной оценки зависит от дизайна эксперимента! Однако в большинстве случаев

Возможность непосредственной оценки зависит от дизайна эксперимента!

Однако в большинстве случаев

в отношении pD и pM
имеется априорная информация (эпидемиологические
справочники, базы данных PubMed, HapMap и т.д.)

Зная OR, pD и pM можно оценить все остальные показатели (например, относительный риск RR для case-control)

Слайд 16

Какими могут быть чувствительность, специфичность и риски для бинарного теста? ....

Какими могут быть чувствительность, специфичность и риски
для бинарного теста? .... Рассмотрим

крайности:

На что можно рассчитывать, используя бинарный маркера?

В каждой клетке произведения вероятностей «встретить – не встретить»

Чувствительность и специфичность больше нуля даже в отсутствии ассоциаций

При OR > 1:
SE > pM и SP > 1-pM

Слайд 17

Зависимость чувствительности от pD и pM при фиксированном OR (=5) SE

Зависимость чувствительности от pD и pM
при фиксированном OR (=5)

SE -

pM

pM

pD

Чувствительность слегка убывает при увеличении заболеваемости

Чувствительность минус «чувствительность в отсутствии ассоциаций»

Чувствительность существенно зависит от частоты встречаемости маркера и произвольно мала для редких маркеров даже при больших OR

Слайд 18

SP – (1-pM) pM pD Зависимость специфичности от pD и pM

SP – (1-pM)

pM

pD

Зависимость специфичности от pD и pM
при фиксированном OR(=5)

Специфичность слегка возрастает при увеличении заболеваемости

Специфичность слабо зависит от частоты маркера и приблизительно равна 1- pM при pD< 0.4

Специфичность минус «специфичность в отсутствии ассоциаций»

Слайд 19

AUC pM pD OR=5 OR=10 OR=20 Зависимость AUC от pD и pM В этой точке SE=SP

AUC

pM

pD

OR=5

OR=10

OR=20

Зависимость AUC от pD и pM

В этой точке SE=SP

Слайд 20

При каких OR маркер является хорошим классификатором?

При каких OR маркер является хорошим классификатором?

Слайд 21

Почему высокое OR не всегда гарантирует эффективность прогнозов, и когда подобное

Почему высокое OR не всегда гарантирует эффективность прогнозов,
и когда подобное

происходит?

Возьмем крайний случай: OR=∞

даже при очень больших OR маркер является плохим классификатором, если pM/ pD<0.2 (тогда AUC<0.6)

При низкой частоте встречаемости маркера
тест прогностически неэффективен. Точнее …

AUC→1/2
при pM→0,
хотя OR=∞

Слайд 22

И еще одно обстоятельство OR=11, p=7⋅10-11 Популяционное обследование: Заболеваемость – 50%

И еще одно обстоятельство

OR=11, p=7⋅10-11

Популяционное обследование:

Заболеваемость – 50%

OR=11, но это

не совсем относительный риск
(который показывает во сколько раз заболеваемость выше у носителей маркера)
Слайд 23

OR завышает оценку относительного риска pD=0.05 pM=0.1 - хорошая аппроксимация для RR

OR завышает оценку относительного риска

pD=0.05
pM=0.1

- хорошая аппроксимация для RR

Слайд 24

RR может быть существенно меньше OR в случае широко распространенного заболевания

RR может быть существенно меньше OR

в случае широко распространенного заболевания (pD>0.1)


и редкого маркера (pM< 0.05)

Если редкий ген (MAF=1%) сильно ассоциирован (OR=6) с широко распространенным заболеванием, то это не значит, что носители этого гена заболевают в 6 раз чаще

На самом деле только в 2.4 раза чаще

Слайд 25

Бинарные и количественные маркеры (тесты) Бинарный тест: маркер «есть-нет» Количественный тест:

Бинарные и количественные маркеры (тесты)

Бинарный тест:
маркер «есть-нет»

Количественный тест:
маркер является

количественным показателем

После выбора порогового значения маркера

приходим к таблице 2х2

Слайд 26

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 Признак - маркер Частота Контроль Больные Количественный тест: выбор порога

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

Признак - маркер

Частота

Контроль

Больные

Количественный тест: выбор порога

Слайд 27

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 Признак - маркер Частота Контроль

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

Признак - маркер

Частота

Контроль

Больные

Низкий порог

Количественный тест: выбор порога

Как выбрать порог, чтобы соотношение
чувствительность/специфичность

было оптимальным?
Слайд 28

ROC – анализ Receiver Operator Characteristics Термин времен 2-ой мировой войны,

ROC – анализ
Receiver Operator Characteristics

Термин времен 2-ой мировой войны, который придумали

операторы первых радарных установок

Как отличить шум и помехи от вражеского самолета?

Современные применения ROC-анализа:

Слайд 29

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 Признак - маркер Частота Контроль

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

Признак - маркер

Частота

Контроль

Больные

ROC – кривая: зависимость SE от (1-SP)
при плавном

изменении порога

Пороговое значение

Слайд 30

Форма ROC-кривых

Форма ROC-кривых

Слайд 31

AUC - это площадь под ROC-кривой (Area Under Curve) AUC =

AUC - это площадь под ROC-кривой (Area Under Curve)

AUC = Вероятность

того, что значение признака-маркера у случайно выбранного больного больше, чем у случайно выбранного здорового

U=N1·N2·AUC - непараметрический критерий Манна-Уитни

AUC – интегральный показатель
прогностической эффективности маркера

Слайд 32

0 1 2 3 Контроль Значения признака-маркера Больные Вычисления при ROC-анализе

0

1

2

3

Контроль

Значения признака-маркера

Больные

Вычисления при ROC-анализе

Слайд 33

Вычисления при ROC-анализе

Вычисления при ROC-анализе

Слайд 34

0.88 Все делается в Excel: 0.58

0.88

Все делается в Excel:

0.58

Слайд 35

Все делается в Excel:

Все делается в Excel:

Слайд 36

Все делается в Excel:

Все делается в Excel:

Слайд 37

Все делается в Excel:

Все делается в Excel:

Слайд 38

Наименьшее расстояние до точки (0,1) Все делается в Excel: Оптимальное пороговое

Наименьшее расстояние до точки (0,1)

Все делается в Excel:

Оптимальное пороговое значение

При выборе

этого этого порога, мы правильно идентифицируем 73% больных и 77% здоровых
Слайд 39

Все делается в Excel:

Все делается в Excel:

Слайд 40

Пример из радиационной генетики:

Пример из радиационной генетики:

Слайд 41

Частоты хромосомных аберраций в зависимости от генотипов по кандидататным генам у

Частоты хромосомных аберраций в зависимости от генотипов по кандидататным генам у

ликвидаторов аварии на ЧАЭС и в контроле
Слайд 42

Частоты хромосомных аберраций в зависимости от генотипов по кандидататным генам у

Частоты хромосомных аберраций в зависимости от генотипов по кандидататным генам у

ликвидаторов аварии на ЧАЭС и в контроле

Репарация ДНК

Детоксикация ксенобиотиков

Оксидативный стресс, клеточный цикл

Рисковый генотип:
минорные аллели в сайтах XPD и функциональные аллели генов GST

Ассоциации с частотами аберраций для обеих выборок

Слайд 43

Распределения частот аберраций хромосомного типа у ликвидаторов и в контрольной группе

Распределения частот аберраций хромосомного типа у ликвидаторов и в контрольной группе

Что

можно считать повышенным уровнем хромосомных аберраций?
Слайд 44

Частота «рискового генотипа» среди лиц с повышенным уровнем аберраций хромосомного типа

Частота «рискового генотипа» среди лиц с повышенным уровнем аберраций хромосомного типа

Хотя

бы один минорный аллель в сайтах XPD
плюс хотя бы одна инсерция в GSTM1-GSTT1

Что есть норма?
Более половины из нас предрасположены к повышенной частоте аберраций хромосом!