A general hypergraph learning algorithm for drug multi-task predictions in micro-to-macro biomedical networks

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作者
Shuting Jin,Hong Yue,Zeng Li,Yinghui Jiang,Lin Yuan,Leyi Wei,Zhuohang Yu,Xiangxiang Zeng,Xiangrong Liu
出处
期刊:PLOS Computational Biology [Public Library of Science]
卷期号:19 (11): e1011597-e1011597 被引量:5
标识
DOI:10.1371/journal.pcbi.1011597
摘要

The powerful combination of large-scale drug-related interaction networks and deep learning provides new opportunities for accelerating the process of drug discovery. However, chemical structures that play an important role in drug properties and high-order relations that involve a greater number of nodes are not tackled in current biomedical networks. In this study, we present a general hypergraph learning framework, which introduces D rug- S ubstructures relationship into M olecular interaction N etworks to construct the micro-to-macro drug centric heterogeneous network ( DSMN ), and develop a multi-branches H yper G raph learning model, called HGDrug , for Drug multi-task predictions. HGDrug achieves highly accurate and robust predictions on 4 benchmark tasks (drug-drug, drug-target, drug-disease, and drug-side-effect interactions), outperforming 8 state-of-the-art task specific models and 6 general-purpose conventional models. Experiments analysis verifies the effectiveness and rationality of the HGDrug model architecture as well as the multi-branches setup, and demonstrates that HGDrug is able to capture the relations between drugs associated with the same functional groups. In addition, our proposed drug-substructure interaction networks can help improve the performance of existing network models for drug-related prediction tasks.

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