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    Nat. Commun. | 基于基因表达的癌症药物敏感性推断

    本文介绍由印度的德里印度理工学院Debarka Sengupta研究员团队和澳大利亚昆士兰州的前列腺癌研究中心的Colleen C. Nelson教授团队联合发表在Nature Communications的研究成果。肿瘤间和肿瘤内异质性是癌症治疗的主要障碍,会导致癌症患者出现不同的药物反应。高通量筛选数据集为基于机器学习的个性化治疗建议铺平了道路。本文作者介绍了Precily,这是一种使用基因表达数据推断癌症治疗反应的预测建模方法。作者展示了将通路活性估计与药物描述符结合作为特征的好处。作者将Precily应用于与数百个癌细胞系相关的单细胞和bulk RNA测序数据。然后,作者使用他们内部的前列腺癌细胞系和暴露于不同治疗条件的异种移植数据集来评估治疗结果的可预测性。此外,作者证明了本文方法对来自癌症基因组图谱的患者药物反应数据的适用性,以及描述三名黑色素瘤患者治疗过程的独立临床研究。研究结果强调了化学转录组学方法在癌症治疗选择中的重要性。

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    Nat. Commun. | scDEAL:通过整合bulk和单细胞RNA-seq数据预测癌症药物反应的深度迁移学习框架

    本文介绍由美国俄亥俄州立大学医学院Qin Ma副教授团队和美国密苏里大学哥伦比亚分校许东教授团队联合发表在Nature Communications的研究成果。本文作者提出了scDEAL,这是一个通过整合大规模bulk细胞系数据在单细胞水平上预测癌症药物反应的深度迁移学习框架。scDEAL的亮点在于协调药物相关的bulk RNA-seq数据与scRNA-seq数据,并通过迁移学习把在bulk RNA-seq数据上训练的模型用以预测scRNA-seq中的药物反应。scDEAL的另一个特点是整合梯度特征解释来推断耐药机制的特征基因。作者在六个scRNA-seq数据集上对scDEAL进行了基准测试,并通过三个专注于药物反应标签预测、基因特征识别和伪时间分析的案例证明了模型的可解释性。作者相信scDEAL可以帮助研究细胞重编程、药物选择和再利用以提高治疗效果。

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    TDC | 第一个机器学习在生物医药上的大规模数据集和Leaderboard

    生物医药是机器学习最重要的应用场景之一。但是生物医药涵盖各种各样的任务,数据非常的复杂,而且数据的获得和处理需要很多专业知识。这导致了很多机器学习的研究者只能在少量比较有名但是被研究的很多了的任务上做方法的研究,而忽略了大量的有意义的,但是非常的缺乏机器学习方法研究的任务。为了解决这个问题,我们一帮来自Harvard,MIT,Stanford,CMU,UIUC,Georgia Tech,IQVIA的学生和教授一起发起了Therapeutics Data Commons (TDC),第一个机器学习在生物医药的大规模数据集。TDC目前包含了20+有意义的任务,和70多个高质量数据集,从靶蛋白的发现,药物动力学,安全性,药物生产都有包含到。而且不仅仅是小分子,还有抗体,疫苗,miRNA等。之后也会加入CRISPR,Clinical Trials等等。这些数据都是处理成可以直接输入进机器学习模型的。而且大部分都是新坑!我们也提供了一些leaderboard来提供模型SOTA对比。欢迎大家使用TDC和提供建议!更多信息,请访问网站和GitHub!

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    Ebiomedicine | 通过稀疏可解释网络发现药物作用机制

    今天为大家介绍的是来自Angel Rubio团队的一篇论文。尽管深度神经网络(DDNs)在预测癌症药物疗效方面取得了成功,但其决策过程缺乏可解释性仍然是一个重大挑战。先前的研究提出模仿基因本体结构,以便解释网络中的每个神经元。然而,这些先前的方法需要大量的GPU资源,并且阻碍了其向全基因组模型的扩展。作者开发了SparseGO,这是一种稀疏且可解释的神经网络,用于预测癌症细胞系中的药物反应及其作用机制(MoA)。为了确保模型的泛化性,作者在多个数据集上对其进行了训练,并使用三种交叉验证方案评估其性能。该模型的高效性使其能够使用基因表达数据。此外,SparseGO结合了可解释人工智能(XAI)技术DeepLIFT和支持向量机,以计算方式发现药物的作用机制。与其他方法相比,SparseGO的稀疏实现显著减少了GPU内存使用量和训练速度,使其能够处理基因表达数据而不是突变数据。使用基因表达数据的SparseGO提高了准确性,并使其可以用于药物重新定位。此外,基因表达数据可以使用265种药物进行训练来预测其作用机制。

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