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第四范式生物藥物計算成果再次登上《Nature》子刊
2023-12-21
12月20日晚，國際頂級學(xué)術(shù)期刊《Nature》旗下子刊《Nature Computational Science》發(fā)表了第四范式（第一完成單位）在生物計算領(lǐng)域最新的研究成果。該論文采用了人工智能與生物網(wǎng)絡(luò )相結合的方法，精準預測聯(lián)合用藥后在療效、耐藥性、不良反應等方面的表現，可為臨床治療和新型藥物研發(fā)提供重要科學(xué)依據。這也是《Nature》系列期刊第二次刊登第四范式相關(guān)研究成果。


論文地址：https://www.nature.com/articles/s43588-023-00558-4

《Nature Computational Science》是專(zhuān)注于基礎和應用計算科學(xué)的《Nature》期刊，側重于計算技術(shù)和數學(xué)模型的開(kāi)發(fā)與使用，以解決一系列科學(xué)學(xué)科中的復雜問(wèn)題。該期刊以收錄論文“量少質(zhì)高”著(zhù)稱(chēng)，發(fā)表的論文極具科研及應用價(jià)值。

聯(lián)合用藥是臨床最普遍且有效的治療方式之一，具有增強療效、減少毒副作用和縮短療程等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也伴隨著(zhù)藥物相互作用引起的不良反應等不確定性因素。因此，多重用藥副作用的預測和發(fā)現，對改善患者用藥護理和新型藥物研發(fā)均起著(zhù)至關(guān)重要的作用。

為了提升新型藥物相互作用的推理效果，第四范式提出利用生物網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行知識補全。生物網(wǎng)絡(luò )是一種有向多關(guān)系圖，包含諸如基因、疾病、藥物等生物網(wǎng)絡(luò )的豐富生物知識，可以為新藥提供有效的輔助信息。此外，為解決生物網(wǎng)絡(luò )中大量無(wú)聲、噪音問(wèn)題，第四范式利用基于路徑子圖的注意力機制，挖掘聯(lián)通新藥和已知藥物的重要鏈接路徑，從而實(shí)現對新型藥物相互作用的有效推理。

相比傳統基于特征的藥物作用推理和基于深度學(xué)習的預測算法，利用生物網(wǎng)絡(luò )的EmerGNN算法對于各類(lèi)型的藥物作用預測均能起到約10%的準確率提升，同時(shí)可通過(guò)挖掘出的路徑起到解釋預測結果的作用。

除此之外，該成果還可被廣泛應用到其他生物醫藥領(lǐng)域，例如藥物靶向預測、蛋白質(zhì)相互作用預測等。



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