面向生物医学文献的药物重定位隐含知识发现方法研究
批准号:
62072070
项目类别:
面上项目
资助金额:
56.0 万元
负责人:
张益嘉
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:
张益嘉
中文摘要
新药研发的周期漫长、耗资巨大,且成功率低。从生物医学文献中有效发现药物重定位隐含知识能够大幅度减少新药研发的周期和成本,对于提高新药研发的效率和水平具有重要的理论价值和现实意义。生物医学文献中语言表达的多样性、隐含性和复杂性给药物重定位隐含知识发现带来了极大挑战。准确性低和解释性不足是制约药物重定位隐含知识发现走向实际应用的瓶颈问题。本课题采用对抗学习和多任务学习策略,研究提升药物重定位实体识别模型泛化性能的方法;基于跨句句法关系和领域知识,探索建立适应于复杂语境的药物重定位跨句实体关系抽取模型;引入元路径理论和注意力机制,有效学习不同关联路径模式的作用,提高隐含知识发现的推理能力和可解释性。本课题预期将建立高效、准确、解释性强的药物重定位隐含知识发现方法,为新药研发有效提供实验线索和实验假设。
英文摘要
Drug discovery has grown to be time-consuming and costly, which has a low success rate. Drug repositioning knowledge discovery from biomedical literature can substantially reduce the cycle and cost of drug discovery, which will have profound guiding significance for our pharmaceutical companies to improve the efficiency and level of drug discovery. The diversity, implication and complexity of natural language pose huge challenges to drug repositioning knowledge discovery. The low accuracy and interpretation are two key problems that need to be solved urgently in the drug repositioning knowledge discovery, which constraint the practicality of drug repositioning knowledge discovery. Firstly, we adopt the adversarial learning and multi-task learning and study how to improve the generalization ability of named entity recognition model. Secondly, we will explore to extract the cross-sentence relations based on the vital cross-sentence syntactic feature and domain knowledge. Thirdly, we induce the meta-path theory and attention mechanism to learn the value of the different path pattern, which improve the inferential capability and interpretability of the knowledge discovery model. This research will build the efficient, accuracy and interpretable models for drug repositioning knowledge discovery, and provide the experimental clues and hypotheses for drug discovery.
新药研发的周期漫长、耗资巨大,且成功率低,造成绝大部分的药物研发远远落后于疾病的发展。药物重定位能够有效降低药物研发的周期、成本和风险,是突破新药研发高投入低产出困境的有效方法。面向生物医学文献的药物重定位隐含知识发现能够从生物医学文献中有效地发现药物与疾病的隐含作用关系和治疗机制,使得新药研发突破过度依赖实验筛选的局限,进入到理性设计和实验筛选验证相结合的新阶段,从而大幅减少新药研发的周期和成本。. 本项目针对当前药物重定位隐含知识发现研究面临的关键科学问题,遵循“小题精做”的原则,主要聚焦以下四方面研究:1)针对生物医学文献具有典型的复杂性、隐含性、多样性的特点,本项目建立了面向生物医学复杂语境的信息抽取方法,提高了生物医学领域信息抽取的准确性和泛化性。2)针对药物重定位预测需求与生物医学网络特点,建立了面向复杂生物医学网络的表示学习与分析方法。3)建立了药物重定位预测模型与多维度可解性分析方法,提升了药物重定位隐含知识发现的准确性与可解释性。4)建立了多层级、多维度的药物与患者表征交互机制,有效融合患者历史就诊信息和医学领域知识,提升了药物智能辅助推荐模型的鲁棒性、准确性和安全性。本项目形成了较完整的面向生物医学文献的药物重定位隐含知识发现研究方法体系,研发了可视化分析平台。项目组在本领域重要期刊和会议Brief. Bioinformatics,Bioinformatics,IEEE/ACM Trans. Comput. Biol. Bioinform., IEEE J Biomed. Health Inform.,Knowl. Based. Syst, J. Biomed. Inform.,Expert Syst. Appl,Eng. Appl. Artif. Intell., BIBM等发表相关学术论文55余篇,其中通讯作者50篇,以第一作者申请国家授权发明专利 4项,培养3名青年教师、3名博士生、17名硕士生。
国内基金
海外基金