JB
Joana Bernardes
Author with expertise in Comprehensive Integration of Single-Cell Transcriptomic Data
Kiel University, University Hospital Schleswig-Holstein, University of Lübeck
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Swarm Learning for decentralized and confidential clinical machine learning

Stefanie Warnat-Herresthal et al.May 26, 2021
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Abstract Fast and reliable detection of patients with severe and heterogeneous illnesses is a major goal of precision medicine 1,2 . Patients with leukaemia can be identified using machine learning on the basis of their blood transcriptomes 3 . However, there is an increasing divide between what is technically possible and what is allowed, because of privacy legislation 4,5 . Here, to facilitate the integration of any medical data from any data owner worldwide without violating privacy laws, we introduce Swarm Learning—a decentralized machine-learning approach that unites edge computing, blockchain-based peer-to-peer networking and coordination while maintaining confidentiality without the need for a central coordinator, thereby going beyond federated learning. To illustrate the feasibility of using Swarm Learning to develop disease classifiers using distributed data, we chose four use cases of heterogeneous diseases (COVID-19, tuberculosis, leukaemia and lung pathologies). With more than 16,400 blood transcriptomes derived from 127 clinical studies with non-uniform distributions of cases and controls and substantial study biases, as well as more than 95,000 chest X-ray images, we show that Swarm Learning classifiers outperform those developed at individual sites. In addition, Swarm Learning completely fulfils local confidentiality regulations by design. We believe that this approach will notably accelerate the introduction of precision medicine.
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FixNCut: Single-cell genomics through reversible tissue fixation and dissociation

Laura Jiménez-Gracia et al.Oct 24, 2023
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Abstract The use of single-cell technologies for clinical applications requires disconnecting sampling from downstream processing steps. Early sample preservation can further increase robustness and reproducibility by avoiding artifacts introduced during specimen handling. We present FixNCut, a methodology for the reversible fixation of tissue followed by dissociation that overcomes current limitations. We applied FixNCut to human and mouse tissues to demonstrate the preservation of RNA integrity, sequencing library complexity, and cellular composition, while diminishing stress-related artifacts. Besides single-cell RNA sequencing, FixNCut is compatible with multiple single-cell and spatial technologies, making it a versatile tool for robust and flexible study designs.