Evolutionary Multiobjective Molecule Optimization in an Implicit Chemical Space

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作者
Xin Xia,Yiping Liu,Chun-Hou Zheng,Xingyi Zhang,Qing-Wen Wu,Xin Gao,Xiangxiang Zeng,Yansen Su
出处
期刊:Journal of Chemical Information and Modeling [American Chemical Society]
卷期号:64 (13): 5161-5174 被引量:2
标识
DOI:10.1021/acs.jcim.4c00031
摘要

Optimization techniques play a pivotal role in advancing drug development, serving as the foundation of numerous generative methods tailored to efficiently design optimized molecules derived from existing lead compounds. However, existing methods often encounter difficulties in generating diverse, novel, and high-property molecules that simultaneously optimize multiple drug properties. To overcome this bottleneck, we propose a multiobjective molecule optimization framework (MOMO). MOMO employs a specially designed Pareto-based multiproperty evaluation strategy at the molecular sequence level to guide the evolutionary search in an implicit chemical space. A comparative analysis of MOMO with five state-of-the-art methods across two benchmark multiproperty molecule optimization tasks reveals that MOMO markedly outperforms them in terms of diversity, novelty, and optimized properties. The practical applicability of MOMO in drug discovery has also been validated on four challenging tasks in the real-world discovery problem. These results suggest that MOMO can provide a useful tool to facilitate molecule optimization problems with multiple properties.

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