3D graph neural network with few-shot learning for predicting drug–drug interactions in scaffold-based cold start scenario

计算机科学 药品 脚手架 人工智能 人工神经网络 图形 深度学习 机器学习 理论计算机科学 生物 药理学 数据库
作者
Qiujie Lv,Jun Zhou,Ziduo Yang,Haohuai He,Calvin Yu‐Chian Chen
出处
期刊:Neural Networks [Elsevier]
卷期号:165: 94-105 被引量:10
标识
DOI:10.1016/j.neunet.2023.05.039
摘要

Understanding drug-drug interactions (DDI) of new drugs is critical for minimizing unexpected adverse drug reactions. The modeling of new drugs is called a cold start scenario. In this scenario, Only a few structural information or physicochemical information about new drug is available. The 3D conformation of drug molecules usually plays a crucial role in chemical properties compared to the 2D structure. 3D graph network with few-shot learning is a promising solution. However, the 3D heterogeneity of drug molecules and the discretization of atomic distributions lead to spatial confusion in few-shot learning. Here, we propose a 3D graph neural network with few-shot learning, Meta3D-DDI, to predict DDI events in cold start scenario. The 3DGNN ensures rotation and translation invariance by calculating atomic pairwise distances, and incorporates 3D structure and distance information in the information aggregation stage. The continuous filter interaction module can continuously simulate the filter to obtain the interaction between the target atom and other atoms. Meta3D-DDI further develops a FSL strategy based on bilevel optimization to transfer meta-knowledge for DDI prediction tasks from existing drugs to new drugs. In addition, the existing cold start setting may cause the scaffold structure information in the training set to leak into the test set. We design scaffold-based cold start scenario to ensure that the drug scaffolds in the training set and test set do not overlap. The extensive experiments demonstrate that our architecture achieves the SOTA performance for DDI prediction under scaffold-based cold start scenario on two real-world datasets. The visual experiment shows that Meta3D-DDI significantly improves the learning for DDI prediction of new drugs. We also demonstrate how Meta3D-DDI can reduce the amount of data required to make meaningful DDI predictions.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
zjq完成签到 ,获得积分10
3秒前
yupingqin完成签到 ,获得积分10
5秒前
24K纯帅完成签到,获得积分10
7秒前
小墨墨完成签到 ,获得积分10
7秒前
10秒前
苏晓醒完成签到,获得积分10
12秒前
24秒前
mike2012完成签到 ,获得积分10
25秒前
龙阔完成签到 ,获得积分10
26秒前
XZZ完成签到 ,获得积分10
29秒前
冷傲凝琴完成签到,获得积分10
32秒前
单薄天亦完成签到,获得积分10
33秒前
xiaodu20230228完成签到 ,获得积分10
35秒前
ming完成签到,获得积分10
41秒前
铜豌豆完成签到 ,获得积分10
43秒前
正直的松鼠完成签到 ,获得积分10
45秒前
:!完成签到,获得积分10
46秒前
wbb完成签到 ,获得积分10
49秒前
53秒前
峰回路转完成签到,获得积分10
56秒前
1分钟前
上善若水呦完成签到 ,获得积分10
1分钟前
眠眠清完成签到 ,获得积分10
1分钟前
许之北完成签到 ,获得积分10
1分钟前
hwezhu完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
书生完成签到,获得积分10
1分钟前
彭于晏应助聂难敌采纳,获得10
1分钟前
坦率绮山完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Bear完成签到 ,获得积分10
1分钟前
ivy完成签到 ,获得积分10
1分钟前
上官若男应助韭菜盒子采纳,获得10
1分钟前
zxinyi完成签到 ,获得积分10
1分钟前
夏虫完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
一颗红葡萄完成签到 ,获得积分10
1分钟前
ken131完成签到 ,获得积分10
1分钟前
聂难敌发布了新的文献求助10
1分钟前
科研通AI2S应助mawenting采纳,获得30
1分钟前
hakuna_matata完成签到 ,获得积分10
1分钟前
高分求助中
Evolution 10000
ISSN 2159-8274 EISSN 2159-8290 1000
Becoming: An Introduction to Jung's Concept of Individuation 600
Ore genesis in the Zambian Copperbelt with particular reference to the northern sector of the Chambishi basin 500
A new species of Coccus (Homoptera: Coccoidea) from Malawi 500
A new species of Velataspis (Hemiptera Coccoidea Diaspididae) from tea in Assam 500
PraxisRatgeber: Mantiden: Faszinierende Lauerjäger 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3162398
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2813350
关于积分的说明 7899832
捐赠科研通 2472848
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1316556
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 631375
版权声明 602142