Matematik tabanlı veri analizi ile özellik seçimi ve sınıflandırma: Akciğer kanseri evrelerinin belirlenmesi
Abstract
Arka Plan—Akciğer kanseri, dünya genelinde kansere bağlı ölümlerin önde gelen nedenlerinden biri olup, hastalığın prognozu büyük ölçüde tanı anındaki evreye bağlıdır. Erken evrede teşhis edilen vakalarda sağkalım oranları önemli ölçüde artarken, mevcut tanı yöntemleri akciğer adenokarsinomunun moleküler heterojenliğini yeterince yansıtamamaktadır. Yüksek kapasiteli dizileme teknolojilerindeki gelişmeler, genomik ve klinik verilerin entegrasyonunu mümkün kılarak kanser evreleme ve prognoz tahmini için yeni fırsatlar sunmaktadır. Bununla birlikte, çoklu veri kaynaklarını etkin biçimde birleştiren ve yüksek doğruluk ile yorumlanabilirlik sağlayan hesaplamalı yaklaşımlara olan ihtiyaç devam etmektedir.
Amaç—Bu çalışmanın amacı, gen ekspresyon verileri ve klinik bilgileri kullanarak erken evre (Evre I–II) ve ileri evre (Evre III–IV) akciğer adenokarsinomu ayrımını gerçekleştiren bütünleşik bir hesaplamalı çerçeve geliştirmektir. Çalışma ile hem sınıflandırma performansının artırılması hem de hastalık progresyonuna ilişkin biyolojik olarak anlamlı çıkarımlar elde edilmesi hedeflenmektedir. Ayrıca, önerilen modelin klinik karar destek sistemlerine entegre edilerek erken teşhis ve tedavi planlamasına katkı sağlaması amaçlanmaktadır.
Yöntem—Çalışmada, TCGA-LUAD veri setinden elde edilen 193 hastaya ait RNA-seq gen ekspresyon verileri ve klinik bilgiler kullanılmıştır. Önerilen yaklaşım; ANOVA tabanlı özellik seçimi ile ayırt edici genlerin belirlenmesini, protein-protein etkileşim (PPI) ağı analizi ile biyolojik yapıların incelenmesini ve Cox orantılı Hazard modeli ile sağkalım analizinin gerçekleştirilmesini içermektedir. Ardından lojistik regresyon, destek vektör makineleri (SVM), rastgele orman ve gradyan artırma algoritmaları kullanılarak sınıflandırma işlemi yapılmıştır. Model performansı, tabakalı 5 katlı çapraz doğrulama yöntemi ile doğruluk, AUC-ROC, duyarlılık ve özgüllük metrikleri kullanılarak değerlendirilmiştir.
Bulgular—Lojistik regresyon modeli %94.9 doğruluk ve %98.6 AUC-ROC değeri ile en yüksek performansı göstermiş, SVM modeli ise benzer sonuçlar elde etmiştir. Sağkalım analizi, ileri evre hastalığın anlamlı derecede daha yüksek mortalite riski ile ilişkili olduğunu ortaya koymuştur (HR = 6.50; p < 0.001). PPI ağı analizi sonucunda TP53, EGFR, KRAS, AKT1 ve PIK3CA genlerinin ağda merkezi rol oynadığı belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar, genomik ve klinik verilerin entegrasyonunun tek modaliteli yaklaşımlara kıyasla daha yüksek sınıflandırma başarısı sağladığını göstermektedir.
Sonuç—Bu çalışma, akciğer adenokarsinomu evreleme ve prognoz tahmini için etkili ve yorumlanabilir birçok modlu yaklaşım sunmaktadır. Gen ekspresyon verileri ile klinik değişkenlerin birlikte kullanılması hem tahmin doğruluğunu hem de biyolojik anlamlılığı artırmaktadır. Önerilen çerçeve, klinik karar destek sistemlerine katkı sağlayabilecek potansiyele sahiptir. Gelecek çalışmalarda, bağımsız veri setleri ile doğrulama yapılması ve farklı veri türlerinin entegrasyonu önerilmektedir.
Keywords
- Akciğer adenokarsinomu
- TCGA-LUAD
- makine öğrenmesi
- gen ekspresyon analizi
- sağkalım analizi
- erken teşhis
Project Number
References
- H. Sung, J. Ferlay, R. L. Siegel, M. Laversanne, I. Soerjomataram, A. Jemal, F. Bray, “Global cancer statistics 2020: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries”, CA-A Cancer Journal for Clinicians, 71(3), 209–249, 2021. https://doi.org/10.3322/caac.21660.
- R. L. Siegel, K. D. Miller, N. S. Wagle, A. Jemal, “Cancer statistics, 2023”, CA-A Cancer Journal for Clinicians, 73(1), 17–48, 2023, https://doi.org/10.3322/caac.21763.
- World Health Organization, “Global Cancer Observatory: Cancer Today”, Lyon, France: International Agency for Research on Cancer, 2022, https://gco.iarc.who.int/en.
- W. D. Travis, et al., “The 2015 World Health Organization Classification of Lung Tumors: Impact of Genetic, Clinical and Radiologic Advances Since the 2004 Classification”, Journal of Thoracic Oncology, 10(9), 1243–1260, 2015. https://doi.org/10.1097/JTO.0000000000000630.
- P. Goldstraw, K. Chansky, J. Crowley, R. Rami-Porta, H. Asamura, W. E. E. Eberhardt, A. G. Nicholson, P. Groome, A. Mitchell, V. Bolejack, “The IASLC lung cancer staging project: Proposals for revision of the TNM stage groupings in the forthcoming (eighth) edition of the TNM classification for lung cancer”, Journal of Thoracic Oncology, 11(1), 39–51, 2016. https://doi.org/10.1016/j.jtho.2015.09.009.
- N. Howlader, et al., “SEER Cancer Statistics Review, 1975–2018”, Bethesda, MD, USA, National Cancer Institute, 2021, https://seer.cancer.gov/csr/1975_2018/.
- B. C. Bade, C. S. Dela Cruz, “Lung cancer 2020: Epidemiology, etiology, and prevention”, Clinics in Chest Medicine, 41(1), 1–24, 2020. https://doi.org/10.1016/j.ccm.2019.10.001.
- P. J. Mazzone, G. A. Silvestri, L. H. Souter, T. J. Caverly, J. P. Kanne, H. A. Katki, R. S. Wiener, F. C. Detterbeck, C. Frank, “Screening for lung cancer: CHEST guideline and expert panel report”, Chest, 160(5), e427–e494, 2021. https://doi.org/10.1016/j.chest.2021.06.063.
Details
Primary Language
Turkish
Subjects
Data Analysis
Journal Section
Research Article
Authors
Yousef Farhang
*
0000-0001-9348-2624
Türkiye
Betül Öztel
0000-0002-5973-9323
Türkiye
Gülfer Yildiz
0000-0002-3658-7160
Türkiye
Early Pub Date
August 14, 2026
Publication Date
-
Submission Date
April 20, 2026
Acceptance Date
July 23, 2026
Published in Issue
Year 2026 Number: Advanced Online Publication