Personalized identification of autism-related bacteria in the gut microbiome using explainable artificial intelligence.

Developmental neuroscience Microbiology Microbiome Neuroscience

Journal

iScience
ISSN: 2589-0042
Titre abrégé: iScience
Pays: United States
ID NLM: 101724038

Informations de publication

Date de publication:
20 Sep 2024
Historique:
received: 02 02 2024
revised: 05 07 2024
accepted: 07 08 2024
medline: 17 9 2024
pubmed: 17 9 2024
entrez: 17 9 2024
Statut: epublish

Résumé

Autism spectrum disorder (ASD) affects social interaction and communication. Emerging evidence links ASD to gut microbiome alterations, suggesting that microbial composition may play a role in the disorder. This study employs explainable artificial intelligence (XAI) to examine the contributions of individual microbial species to ASD. By using local explanation embeddings and unsupervised clustering, the research identifies distinct ASD subgroups, underscoring the disorder's heterogeneity. Specific microbial biomarkers associated with ASD are revealed, and the best classifiers achieved an AU-ROC of 0.965 ± 0.005 and an AU-PRC of 0.967 ± 0.008. The findings support the notion that gut microbiome composition varies significantly among individuals with ASD. This work's broader significance lies in its potential to inform personalized interventions, enhancing precision in ASD management and classification. These insights highlight the importance of individualized microbiome profiles for developing tailored therapeutic strategies for ASD.

Identifiants

pubmed: 39286497
doi: 10.1016/j.isci.2024.110709
pii: S2589-0042(24)01934-5
pmc: PMC11402656
doi:

Types de publication

Journal Article

Langues

eng

Pagination

110709

Informations de copyright

© 2024 Published by Elsevier Inc.

Déclaration de conflit d'intérêts

The authors declare no competing interests.

Auteurs

Pierfrancesco Novielli (P)

Dipartimento di Scienze del Suolo, della Pianta e degli Alimenti, Università degli Studi di Bari Aldo Moro, 70126 Bari, Italy.
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bari, 70125 Bari, Italy.

Donato Romano (D)

Dipartimento di Scienze del Suolo, della Pianta e degli Alimenti, Università degli Studi di Bari Aldo Moro, 70126 Bari, Italy.
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bari, 70125 Bari, Italy.

Michele Magarelli (M)

Dipartimento di Scienze del Suolo, della Pianta e degli Alimenti, Università degli Studi di Bari Aldo Moro, 70126 Bari, Italy.

Domenico Diacono (D)

Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bari, 70125 Bari, Italy.

Alfonso Monaco (A)

Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bari, 70125 Bari, Italy.
Dipartimento Interateneo di Fisica "M. Merlin", Università degli Studi di Bari Aldo Moro, 70125 Bari, Italy.

Nicola Amoroso (N)

Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bari, 70125 Bari, Italy.
Dipartimento di Farmacia - Scienze del Farmaco, Università degli Studi di Bari Aldo Moro, 70125 Bari, Italy.

Mirco Vacca (M)

Dipartimento di Scienze del Suolo, della Pianta e degli Alimenti, Università degli Studi di Bari Aldo Moro, 70126 Bari, Italy.

Maria De Angelis (M)

Dipartimento di Scienze del Suolo, della Pianta e degli Alimenti, Università degli Studi di Bari Aldo Moro, 70126 Bari, Italy.

Roberto Bellotti (R)

Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bari, 70125 Bari, Italy.
Dipartimento Interateneo di Fisica "M. Merlin", Università degli Studi di Bari Aldo Moro, 70125 Bari, Italy.

Sabina Tangaro (S)

Dipartimento di Scienze del Suolo, della Pianta e degli Alimenti, Università degli Studi di Bari Aldo Moro, 70126 Bari, Italy.
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bari, 70125 Bari, Italy.

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