Predicting Host Phenotype Based on Gut Microbiome Using a Convolutional Neural Network Approach

卷积神经网络 鉴定(生物学) 表型 寄主(生物学) 微生物群 树(集合论) 计算生物学 计算机科学 生物 人工智能 生物信息学 遗传学 生态学 基因 数学分析 数学
作者
Derek Reiman,Ali M. Farhat,Yang Dai
出处
期刊:Methods in molecular biology [Springer Science+Business Media]
卷期号:2190: 249-266 被引量:12
标识
DOI:10.1007/978-1-0716-0826-5_12
摘要

Accurate prediction of the host phenotypes from a microbial sample and identification of the associated microbial markers are important in understanding the impact of the microbiome on the pathogenesis and progression of various diseases within the host. A deep learning tool, PopPhy-CNN, has been developed for the task of predicting host phenotypes using a convolutional neural network (CNN). By representing samples as annotated taxonomic trees and further representing these trees as matrices, PopPhy-CNN utilizes the CNN's innate ability to explore locally similar microbes on the taxonomic tree. Furthermore, PopPhy-CNN can be used to evaluate the importance of each taxon in the prediction of host status. Here, we describe the underlying methodology, architecture, and core utility of PopPhy-CNN. We also demonstrate the use of PopPhy-CNN on a microbial dataset.

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