Explaining Graph Convolutional Neural Networks: Patient-Specific Subnetworks and Biomarker Discovery in Cancer

Explaining Graph Convolutional Neural Networks: Patient-Specific Subnetworks and Biomarker Discovery in Cancer

Veranstaltungsort: Hörsaal N2045 (Fakultät für Angewandte Informatik), Universität Augsburg

Referent:  Dr. Hryhorii Chereda (Erlangen)

High-throughput technologies are becoming increasingly important in discovering prognostic biomarkers and in identifying novel drug targets. With various prognostic molecular signatures, cancer serves as a paradigmatic example of the utility of high-throughput data in identifying prognostic biomarkers, often distilled into relatively short gene lists. Such gene lists can be obtained as a set of features (genes) that are important for the decisions of a Machine Learning (ML) method applied to high-dimensional gene expression data. This high-dimensional data can be structured by graphs, which are very common in the biomedical domain. For instance, a patient can be represented by a protein-protein interaction (PPI) network where the nodes contain the patient-specific omics features. Graph Neural Networks (GNNs) can classify these graph-based representations.

Explanation methods applied to GNNs produce explanations of individual predictions that can be utilized to construct patient-specific subnetworks. When aggregated across patients, these explanations enable model-wide feature selection. In this talk, I will discuss both aspects and present a methodology to: (i) derive patient-specific subnetworks that are potentially valuable for precision medicine approaches, and (ii) systematically and quantitatively analyze the stability, impact on classification performance, and biological interpretability of the model-wide selected feature sets. Finally, I will present our Ensemble-GNN approach for classifying graph-structured data, which can be used to deploy federated, ensemble-based GNNs in Python.

Zur Veranstaltungsreihe

Die Zukunft der medizinischen Forschung und Versorgung ist personalisiert, digitalisiert und datengetrieben. Bereitstellung, Analyse und Interpretation dieser Daten sind auf disziplinübergreifende Kooperationen angewiesen. Auf diese Weise entstehen an der Schnittstelle von Medizin und Informatik die Grundlagen für medizinischen Fortschritt. Eine Reaktion auf diese Entwicklung ist der sukzessive Auf- und Ausbau des Forschungs- und Studienschwerpunktes Medical Information Sciences am Standort Augsburg. Im Wintersemester 2022/2023 fand erstmalig eine gleichnamige Vortragsreihe statt, die aktuelle Fragestellungen aus der Wissenschaft thematisiert und Einblicke in entsprechende Forschungsbereiche und Anwendungsgebiete gibt.

Die Veranstaltungen der Vortragsreihe Medical Information Sciences finden in diesem Wintersemester immer donnerstags um 16:00 Uhr an der Fakultät für Angewandte Informatik in Hörsaal N2045 statt. Falls Sie Interesse an einem Zugriff auf den geteilten, elektronischen Kalender der Vortragsreihe haben, schreiben Sie gerne eine E-Mail an office.bioinf@informatik.uni-augsburg.de.

Die Veranstaltungen werden außerdem bei Bedarf per Livestream an die vier Standorte der  CCC WERA Allianz übertragen. Wir bitten bei Interesse an der Teilnahme am Livestream um eine kurze persönliche Anmeldung per E-Mail an office.bioinf@informatik.uni-augsburg.de.

Nähere Informationen zu den Referentinnen und Referenten sowie zu deren Vorträgen erhalten Sie rechtzeitig an dieser Stelle sowie regelmäßig über den offiziellen MIS-Newsletter, für den Sie sich unten auf dieser Seite registrieren können.

Die Vorträge richten sich an ein interessiertes Fachpublikum. Vortragssprache ist Englisch.

Für jeden Einzeltermin sind bei der Bayerischen Landesärztekammer (BLÄK) zwei Fortbildungspunkte im Rahmen der Continuing Medical Education (CME) beantragt. Interessierte Ärztinnen und Ärzte können sich über eine Nachricht an IDM-Sekretariat@uk-augsburg.de vorab für eine Teilnahme an der CME-Fortbildung registrieren. Eine offizielle Bestätigung für Ihre Teilnahme erhalten Sie im Anschluss an den jeweiligen Termin.

Im Vorlauf der Vorträge wird zudem die Möglichkeit zur Wahrnehmung einer persönlichen Sprechstunde mit der oder dem Vortragenden des  jeweiligen Tages angeboten, um sich bspw. über wissenschaftliche Fragestellungen, Forschungsthemen oder Kooperationsmöglichkeiten auszutauschen. Bei Interesse bitten wir Sie, sich rechtzeitig über eine Nachricht an office.bioinf@informatik.uni-augsburg.de für einen Sprechstundentermin anzumelden.

Ablaufplan für das Sommersemester 2025 mit weiterführenden Informationen zu den einzelnen Vorträgen:

https://www.uni-augsburg.de/de/fakultaet/fai/informatik/prof/bioinf/vortragsreihe-mis/

Datum

24. Juli 2025
Abgelaufen!

Uhrzeit

16:00 - 17:30
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