[論文レビュー] ezcox: An R/CRAN Package for Cox Model Batch Processing and Visualization

Shixiang Wang, Xuesong Liu+2 more|arXiv (Cornell University)|Oct 27, 2021

Bioinformatics and Genomic Networks参考文献 13被引用数 7

ひとこと要約

ezcox は、臨床およびオミックスデータにおけるコックス比例ハザードモデルの自動バッチ処理および可視化を目的としたオープンソースの R/CRAN パッケージである。このパッケージは、標準化された、使いやすい関数を用いて、再現性があり、透明性があり、スケーラブルな臨床的関連 biomarker や遺伝子サブセットの同定を可能にし、ハイ・スループット解析のための生存解析を簡素化する。

ABSTRACT

Cox analysis is a common clinical data analysis technique to link valuable variables to clinical outcomes including dead and relapse. In the omics era, Cox model batch processing is a basic strategy for screening clinically relevant variables, biomarker discovery and gene signature identification. However, all such analyses have been implemented with homebrew code in research community, thus lack of transparency and reproducibility. Here, we present ezcox, the first R/CRAN package for Cox model batch processing and visualization. ezcox is an open source R package under GPL-3 license and it is free available at https://github.com/ShixiangWang/ezcox and https://cran.r-project.org/package=ezcox.

研究の動機と目的

• 臨床およびオミックス研究におけるカスタムで独自に作成されたコードの広範な使用に起因する、コックスモデル解析における透明性および再現性の欠如に対処すること。
• 臨床予後予測を支援する、標準化されたオープンソースの R パッケージを開発し、ハイ・スループットのコックスモデル処理を可能とすること。
• 死亡や再発などの生存アウトカムに対して、複数の予測子を効率的にバッチ分析できること。
• 生存曲線やハザード比プロットを含む、結果の解釈を容易にする統合可視化ツールを提供すること。
• コックスモデルを用いたバイオマーカー探索および遺伝子サブセット同定における再現性と透明性を促進すること。

提案手法

• このパッケージは、複数の共変量におけるコックス比例ハザードモデルの自動適合を実現するモジュラーな R ベースのパイプラインを実装している。
• 臨床およびオミックスデータセットからの入力をサポートし、打ち切りおよび時間-イベントアウトカムの自動処理を実施する。
• コア機能には、survival パッケージの coxph 関数を用いたコックスモデルのバッチ適合が含まれており、スケーラブルで再現可能なフレームワークにラップされている。
• 可視化関数は、結果の解釈を容易にするために、クラスカル＝マイヤー生存曲線およびハザード比のフォレストプロットを生成する。
• 標準的なバイオインフォマティクスおよび統計ワークフローへの統合を想定しており、一貫した出力フォーマットを提供する。
• CRAN にホスティングされており、GPL-3.0 ライセンスの下でリリースされており、オープンアクセスおよびコミュニティによる拡張性を確保している。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 どのようにしてコックスモデルのバッチ処理を標準化・自動化することで、臨床およびオミックスデータ解析における再現性を向上させることができるか？
• RQ2 ハイ・スループットデータセットにおいて、死亡や再発などの生存アウトカムに関連する主要な予測子は何か？
• RQ3 結果の解釈を向上させるために、可視化ツールをバッチ処理パイプラインに統合するにはどうすればよいか？
• RQ4 統一された R パッケージは、生存解析における一時的で再現性のないコードへの依存をどの程度低減できるか？
• RQ5 ezcox は、スケーラブルで透明性のある方法で、どのようにバイオマーカー探索および遺伝子サブセット同定を支援するか？

主な発見

• ezcox は、コックス比例ハザードモデルのバッチ処理および可視化を専用に目的とした、最初の CRAN ホスティング済み R パッケージを提供している。
• このパッケージは、複数の予測子に対する生存データの再現性があり、スケーラブルな解析を可能にし、カスタムで非ポータブルなスクリプトへの依存を低減する。
• 生存曲線およびハザード比プロットの自動生成をサポートしており、結果の解釈性が向上する。
• GPL-3.0 ライセンスの下で自由に利用可能であり、オープンサイエンスの推進およびコミュニティによる採用を促進する。
• コックスモデルワークフローの標準化により、透明性が向上し、バイオマーカーおよび遺伝子サブセット同定の一貫性が確保される。