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Fuzzy logic selection as a new reliable tool to identify molecular grade signatures in breast cancer – the INNODIAG study

Authors :
Carine Valle
Tatiana Kempowsky-Hamon
Jean-Marie François
Gilles Favre
Delphine Labourdette
Sophie Lamarre
Magali Lacroix-Triki
Marie-Véronique Le Lann
Loubna Mhamdi
Lidwine Trouilh
Lyamine Hedjazi
Thomas Filleron
Florence Dalenc
Véronique Anton-Leberre
Laurence Roger
Équipe DIagnostic, Supervision et COnduite (LAAS-DISCO)
Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS)
Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)
Laboratoire d'Ingénierie des Systèmes Biologiques et des Procédés (LISBP)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
Institut Claudius Regaud
CRLCC Institut Claudius Regaud
Centre de Recherches en Cancérologie de Toulouse (CRCT)
Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Dendris SAS
Département d'oncologie médicale
Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
National Research Agency (Agence National pour la Recherche), 'BIOTECHNOLOGIES' program [ANR 2010 BIOT 004 06]
'pole de competitivite' Cancer-Bio-Sante from Midi Pyrenees, France
ANR
Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes [Toulouse] ( LAAS )
Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Toulouse III - Paul Sabatier ( UPS )
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse ( INSA Toulouse )
Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP )
Institut des Maladies Métaboliques et Cardiovasculaires ( I2MC )
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) -Hôpital de Rangueil
CHU Toulouse [Toulouse]-CHU Toulouse [Toulouse]-Université Toulouse III - Paul Sabatier ( UPS )
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées
Équipe DIagnostic, Supervision et COnduite ( LAAS-DISCO )
Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Toulouse III - Paul Sabatier ( UPS )
Laboratoire d'Ingénierie des Systèmes Biologiques et des Procédés ( LISBP )
Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ) -Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse ( INSA Toulouse )
Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )
Departement /u563 : Oncogenèse, Signalisation et Innovation thérapeutique
Centre de Physiopathologie Toulouse Purpan (ex IFR 30 et IFR 150)
Université Toulouse III - Paul Sabatier ( UPS )
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IFR30-IFR150-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) -Université Toulouse III - Paul Sabatier ( UPS )
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IFR30-IFR150-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) -Institut Claudius Regaud
Department of Radiation Oncology and Medical Physics
Université Toulouse Capitole (UT Capitole)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)
Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole)
Université de Toulouse (UT)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Source :
BMC Medical Genomics, BMC Medical Genomics, BioMed Central, 2015, 8 (3), ⟨10.1186/s12920-015-0077-1⟩, BMC Medical Genomics, BioMed Central, 2015, 8 (1), BMC Medical Genomics, 2015, 8 (3), ⟨10.1186/s12920-015-0077-1⟩, BMC Medical Genomics (8), . (2015)
Publication Year :
2015
Publisher :
HAL CCSD, 2015.

Abstract

Background Personalized medicine has become a priority in breast cancer patient management. In addition to the routinely used clinicopathological characteristics, clinicians will have to face an increasing amount of data derived from tumor molecular profiling. The aims of this study were to develop a new gene selection method based on a fuzzy logic selection and classification algorithm, and to validate the gene signatures obtained on breast cancer patient cohorts. Methods We analyzed data from four published gene expression datasets for breast carcinomas. We identified the best discriminating genes by comparing molecular expression profiles between histologic grade 1 and 3 tumors for each of the training datasets. The most pertinent probes were selected and used to define fuzzy molecular grade 1-like (good prognosis) and fuzzy molecular grade 3-like (poor prognosis) profiles. To evaluate the prognostic performance of the fuzzy grade signatures in breast cancer tumors, a Kaplan-Meier analysis was conducted to compare the relapse-free survival deduced from histologic grade and fuzzy molecular grade classification. Results We applied the fuzzy logic selection on breast cancer databases and obtained four new gene signatures. Analysis in the training public sets showed good performance of these gene signatures for grade (sensitivity from 90% to 95%, specificity 67% to 93%). To validate these gene signatures, we designed probes on custom microarrays and tested them on 150 invasive breast carcinomas. Good performance was obtained with an error rate of less than 10%. For one gene signature, among 74 histologic grade 3 and 18 grade 1 tumors, 88 cases (96%) were correctly assigned. Interestingly histologic grade 2 tumors (n = 58) were split in these two molecular grade categories. Conclusion We confirmed the use of fuzzy logic selection as a new tool to identify gene signatures with good reliability and increased classification power. This method based on artificial intelligence algorithms was successfully applied to breast cancers molecular grade classification allowing histologic grade 2 classification into grade 1 and grade 2 like to improve patients prognosis. It opens the way to further development for identification of new biomarker combinations in other applications such as prediction of treatment response. Electronic supplementary material The online version of this article (doi:10.1186/s12920-015-0077-1) contains supplementary material, which is available to authorized users.

Details

Language :
English
ISSN :
17558794
Database :
OpenAIRE
Journal :
BMC Medical Genomics, BMC Medical Genomics, BioMed Central, 2015, 8 (3), ⟨10.1186/s12920-015-0077-1⟩, BMC Medical Genomics, BioMed Central, 2015, 8 (1), BMC Medical Genomics, 2015, 8 (3), ⟨10.1186/s12920-015-0077-1⟩, BMC Medical Genomics (8), . (2015)
Accession number :
edsair.doi.dedup.....1e97bfbc1d19f2d0801718819c9c5254