基于图表示学习的miRNA与药物相互作用预测研究

来源 :西京学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jianqing3232
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着医药领域和疾病机理研究的深入,科研人员发现miRNA(microRNA,微小RNA)这一种普遍存在于动植物细胞的大分子,会因其异常表达而导致正常细胞发生病变。同时也发现了miRNA可以作为一种新的药物靶点,可以在特定疾病条件下调节基因表达,产生特定的蛋白质。迄今为止,许多研究人员利用miRNA在分子水平上揭示药物疗效和发病机制。众所周知,传统的湿法实验存在许多问题,例如耗时长、劳动强度大和成本高。因此,需要开发一种新的计算模型来识别miRNA与药物相互作用,这对药物重定向和药物靶标研究都有重大的意义。目前,越来越多预测miRNA与药物相互作用的计算模型被提出。如何从各个生物实体所组成的网络中提取有效的特征信息,如何融合多种特征信息到预测模型中,如何提升模型预测效率一直是该研究领域的热点和难点。本文将基于科研人员的研究基础,将从如下两方面开展主要的研究:(1)针对miRNA与药物异构图层面和自然语言处理技术处理生物数据存在的问题,本文提出了一种基于神经网络模型的MFIMDI模型,用于提取、编码和整合多种生物数据信息。首先,应用结构性深度网络嵌入(Structural Deep Network Embedding,SDNE)来提取miRNA-药物网络中的全局信息和局部信息并嵌入为行为特征;然后把Word2vec算法从药物的SMILES(Simplified Molecular Input Line Entry System,简化的分子输入线输入系统)格式序列和miRNA碱基对序列中提取的语义信息作为属性特征;再通过卷积神经网络和深度神经网络进一步提取特征并让多个特征融合与降维;最后凭低维特征预测潜在的miRNA-药物相互作用关系。在ncDR、RNAInter和SM2miR三个公共数据集上基于五折交叉验证进行了实验,通过多个实验评价标准和案例研究分析可以验证,本文提出的MFIMDI模型对预测miRNA-药物相互作用有良好的效果。(2)针对miRNA与药物节点对层面和异构网络拓扑信息嵌入,本文提出了miRNA-药物相互作用预测模型BNEMDI模型。该模型首先通过二部网络嵌入算法(BiNE)提取在miRNA和药物组成的二部图中的显式关系和隐式关系,再通过联合模型优化后得到二部图中节点的拓扑信息特征。其次,利用k-mer算法计算miRNA序列的表示特征;再者,利用MACCS分子指纹提取药物化学结构的表示特征;最后,过深度神经网络模型将多种特征进行整合和降维。实验证明,通过五折交叉验证法在三组数据集上进行了预测测试,BNEMDI在各个数据集上都取得了优秀的预测结果。经过与其他图表示学习和机器学习分类模型实验对比,可以看出所提出方法的优越性能。对于常见抗癌药物的案例分析也充分说明了我们所提出的BNEMDI模型是具有可行性且预测能力高效且稳定。
其他文献
当今社会充斥着各种各样的风险,各类突发公共事件频繁出现。突发公共事件所引起的消极舆论会通过微博等社交媒体进行裂变式传播,从而对网络空间和社会安全造成不利的影响,其负面意义远远超过了事件本身。随着微博平台逐步融入民众的日常生活及政府新媒体的建设中,政务微博对突发公共事件的舆论引导作用日益显现。然而,在实际的舆论引导过程中,政务微博所带来的舆论引导成效具有多种可变性。因此,研究政务微博在突发公共事件中
学位
2009年人民币国际化战略的正式启动引发了国内外学者的广泛关注,形成了丰硕的研究成果。但过往的研究多重“供给”而轻“需求”,即多注重研究如何让非居民“能够”持有人民币及其资产,而相对忽略如何使其“愿意”持有人民币及其资产。尽管作为货币的供给方而言,中国的确需要持续优化人民币的国际使用环境、提高本国经济政治实力、扩大对外贸易中的人民币计价比例等,然而仅从供给角度来推动人民币国际化是远远不够的。一国货
学位
近年来,随着先进的驾驶辅助系统(Advanced Driving Assistance System,ADAS)和自动驾驶技术的迅速发展,车辆环境感知已经成为一个重要的研究方向。汽车的环境感知功能就是利用传感器收集汽车周围环境的信息来完成的,采集数据的准确度与完整性直接影响后续感知的准确度。当通过单一传感器收集数据信息时,往往存在环境鲁棒性差、盲点检测明显等缺点,严重影响自动驾驶汽车的行驶安全,而
学位
随着我国经济的迅速发展,公益事业也随之不断的发展壮大,其中高校基金会作为公益组织的一种,也迅速的发展起来,为各高校的发展建设、人才培养及教学研究在资金方面提供相应支持。高校基金会属于非公募基金会,法律规定其不得面向公众发起募捐,对其而言投资收益属于相对稳定的资金来源。高校基金会对于捐赠基金具有保值增值的责任,要从多角度汇集资金,以保证对高校发展建设、教育研究等提供资金支持。随着《基金会管理条例》、
学位
<正>6月29日,为深入贯彻落实省第十三次党代会精神,推动青年干部理论武装不断深入,按照“能力作风建设年”活动学习型机关创建行动计划有关安排,黑龙江省审计厅举办了第二季度青年理论学习小组组间交流会。厅机关全体青年理论学习小组成员通过线上线下相结合方式参加会议。会前,各青年理论学习小组组织本组成员深入学习省第十三次党代会精神特别是许勤同志所作的报告,并撰写了学习心得。会上,9名来自不同小组的青年代表
期刊
随着通信技术与视频信息的不断发展,视频数据量呈指数式增长,无人机视频压缩存储以及传输工作面临越来越大的压力,这对无人机视频压缩与传输系统压缩存储提出了严格的要求,并且无人机无论在应用场景还是在具体的功能都变得更为复杂,对视频编解码的时延和系统稳定性都提出了极其严苛的要求。基于传统DSP处理器的视频的视频压缩与传输系统已无法满足低延时、高质量压缩的需求。本文针对传统视频压缩与传输系统存在的上述问题,
学位
恒温试验箱在航空航天研究所及高精度电子芯片领域具有广泛的需求和应用。依据电磁感应定律,磁场中的闭合导线会由于磁通量的变化而产生感应电流,因此对于高精度电子传感器芯片性能测试而言,为了避免在恒温箱测试中产生感应电流,影响芯片测试精度,需要在无磁或弱磁的恒温环境中进行试验和产品测试。针对当前我国小型恒温箱很难在弱磁无干扰和高精度温度控制方面同时满足高精度电子传感器芯片测试要求的难题,论文根据航天某研究
学位
串列式静电加速器已在辐照诱变育种、食品辐照保鲜、医疗卫生用品辐照灭菌、工业污水辐照消杀处理、新材料与新器件改性等领域得到了广泛应用。加速器运行时,经过强电场加速的电子、质子等粒子束流与加速器部件、靶件等反应会产生很强的辐射,此时如有人员误入实验大厅或者靠近加速器将会对人员造成辐射伤害,严重的可能会致死,同时人员的误操作也可能会损伤加速器系统,造成严重的经济损失。稳定可靠的安全联锁系统对于保证人员和
学位
核素能谱仪是通过对样品伽马射线特征能谱的定性分析,确定样品中所含的核素种类,并能对其进行定量分析,进一步得到样品中不同核素的含量,通常应用于环境辐射检测、核安全和辐射反恐领域。随着科技发展,核素能谱仪在食品安全、医疗卫生、地质勘探、边防安检、及太空探索等领域得到了广泛应用。国内外多家单位投入了大量人力、物力和资源,研制出了多种适用于不同场景的核素能谱仪产品。但在使用过程中发现,目前常用便携式核素能
学位
由于传感器科技的发展,人类所掌握的大数据分析信息技术也迅速增加,其中包括可见光与红外图像融合技术。该技术利用可见光源图像和红外源图像自身的特性,将两种源图像的有效信息整合在一起,去除无用的冗余信息,从而解决单个信息受限于成像方式、成像谱段以及自然因素的影响,减少目标场景的不确定性,提升系统的实用性。所以,对可见光与红外双波段图像融合技术的研究,有着非常巨大的实用价值。本文研究的可见光与红外图像融合
学位