药物靶标关联关系的预测方法研究
批准号:
62072473
项目类别:
面上项目
资助金额:
57.0 万元
负责人:
段桂华
依托单位:
学科分类:
生物信息计算与数字健康
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
段桂华
中文摘要
药物靶标关联关系研究是当前生物信息学中的重要研究内容之一。基于传统生物医学实验在药物靶标关联关系研究上的效率限制,通过计算的方法来预测药物靶标之间的关联关系,对加快药物的研发过程和降低疾病的治疗成本具有重要的意义。本项目提出了药物靶标关联关系预测方法研究这一课题。从药物靶标关联关系预测的计算问题出发,通过已有的公开数据集构建药物靶标关联关系和特征的基础数据集。基于此基础数据集,研究基于注意力机制的药物靶标关联关系预测方法。此外,miRNA作为新的靶向小分子,药物miRNA的关联关系预测也是本项目研究的重要内容,通过基于矩阵分解的模型来预测药物miRNA关联关系。药物的渗透性对药物能否靶向靶标有着关键的影响,故本项目进一步研究了面向中枢神经系统的药物对血脑屏障的渗透性。最终通过使用组件化的技术,开发一个构建和评估药物靶标关联关系预测方法的软件平台,为同行研究人员和生物医学实验提供支持。
英文摘要
The research of drug-target interaction is one of the important research topics in bioinformatics. Based on the efficiency limitations of traditional biomedical experiments in the study of drug-target interaction, predicting the drug-target interaction based on computational methods is of great significance to speed up the process of drug development and reduce the cost of disease treatment. This project proposes the topic of research on prediction methods of drug-target interaction. Starting from the calculation problem of drug-target interaction prediction, the benchmark datasets of drug-target interactions and features are constructed from existing public databases. Based on these basic datasets, the prediction method of drug-target interactions by attention mechanism is studied. In addition, miRNA as a new targeted small molecule, the prediction of the drug-miRNA associations is also an important part of this research. The model based on matrix decomposition is used to predict the drug-miRNA associations. The drugs permeability has a key impact on whether drugs can target its target, so for the drugs to treat the diseases of central nervous system, this project further studies their permeability of the blood-brain barrier. Finally, through the use of componentized technology, a software platform for constructing and evaluating drug-target interaction prediction methods is developed to support fellow researchers and biomedical experiments.
药物靶标关联关系的确认一直是药物研发过程中的关键问题。本项目从生物信息学的角度出发,对当前药物靶标关联预测中存在的一系列问题展开了研究。在本项目的支持下,本课题重点研究了小分子药物靶标关联关系、药物与新的靶向小分子miRNA及微生物的关联关系、对药物靶标关联有重要影响的药物渗透性及药物-药物作用关系、miRNA与疾病关联等问题,取得的主要研究成果如下:1.提出了一个基于卷积神经网络和注意力机制的端到端模型HyperAttentionDTI来预测药物靶标关联关系(DTI)。此外,本课题组在图注意力机制和交互、独立特征进一步研究基础上,分别提出了药物靶标关联关系预测方法MHSADTI和IIFDTI。2.在新的靶向小分子RNA方面提出了基于自注意力机制及对比学习的miRNA药物关联关系预测方法SMCL-MDR。在微生物药物作用关系方面,提出了一个整合微生物、药物相似性网络和已知的微生物与药物关联关系网络的识别方法HMDAKATZ。为了更好地了解药物基于微生物的作用机理和系统应用,课题组提出了基于预处理标签传播(PLP)的方法PLPMDA。3.针对药物靶标关联有重要影响的药物渗透性问题,本课题组提出了基于全局注意力及多视图的图神经网络及预训练Transformer的计算方法。在药物-药物相互作用领域,本课题组也提出了基于子结构和双注意力特征学习框架MSDAFL提高了预测性能。4.在与疾病诊断和治疗相关的miRNA疾病关联领域,本课题组提出了一个基于图神经网络(GNN)和miRNA序列特征的端到端深度学习方法(PDMDA)来深层次的预测miRNA-疾病关联类型。以普通图神经网络为基础,本课题组进一步提出了基于非线性传播图卷积网络及相似性的miRNA疾病关联关系预测方法PMDAGS。此外,本课题组在药物靶标关联关系预测方法研究的基础上,提供了一个药物靶标关联关系预测的在线平台。在本项目的资助下,本课题组共发表学术论文24篇,其中在Bioinformatics、Briefings in Bioinformatics、IEEE/ACM TCBB、Communications Biology等生物信息学领域期刊上发表SCI论文15篇,在ISMB、BIBM、ISBRA等国际会议上发表学术论文9篇,培养博士后、博士、硕士研究生共8人。本项目的实施对加快药物研发的进程有着重要的指导意义。
基于图神经网络的药物副作用预测方法研究
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批准号:2022JJ30750
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2022
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负责人:段桂华
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依托单位:
国内基金
海外基金