Interpretable Multimodal Deep Ensemble Framework Dissecting Bloodbrain Barrier Permeability with Molecular Features

磁导率 计算机科学 人工智能 化学 生物化学
作者
Dushuo Feng,Lulu Guan,Yunxiang Sun,Bote Qi,Yu Zou
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry Letters [American Chemical Society]
卷期号:: 5806-5819
标识
DOI:10.1021/acs.jpclett.5c01077
摘要

Blood-brain barrier permeability (BBBP) prediction plays a critical role in the drug discovery process, particularly for compounds targeting the central nervous system. While machine learning (ML) has significantly advanced the prediction of BBBP, there remains an urgent need for interpretable ML models that can reveal the physicochemical principles governing BBB permeability. In this study, we propose a multimodal ML framework that integrates molecular fingerprints (Morgan, MACCS, RDK) and image features to improve BBBP prediction. The classification task (BBB-permeable vs nonpermeable) is addressed with a stacking ensemble model combining multiple base classifiers. The proposed framework demonstrates competitive predictive stability, generalization ability, and feature interpretability compared with recent approaches, under comparable evaluation settings. Beyond predictive performance, our framework incorporates Principal Component Analysis (PCA) and Shapley Additive Explanations (SHAP) analysis to highlight key fingerprint features contributing to predictions. The regression task (logBB value prediction) is tackled by a multi-input deep learning framework, incorporating a Transformer encoder for fingerprint processing, a convolutional neural network (CNN) for image feature extraction, and a Multi-Head Attention fusion mechanism to enhance feature interactions. Attention maps derived from the multimodal features reveal token-level relationships within molecular representations. This work provides an interpretable framework for modeling BBBP with enhanced transparency and mechanistic insight and lays the foundation for future studies incorporating transparent descriptors and physics-informed features.
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
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
善良的亦云完成签到,获得积分10
1秒前
jiejie321发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
劲进发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
丹尼完成签到 ,获得积分10
2秒前
生鱼安乐完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
默默的青烟完成签到,获得积分10
3秒前
张亚朋完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
boxi完成签到,获得积分0
5秒前
jiejie321完成签到,获得积分10
7秒前
英俊的铭应助健康的怜晴采纳,获得10
7秒前
knjfranklin完成签到,获得积分10
8秒前
BZ176发布了新的文献求助10
9秒前
科研通AI6.2应助小鳄鱼采纳,获得10
9秒前
科研通AI6.4应助wu采纳,获得10
12秒前
吴桐发布了新的文献求助10
12秒前
14秒前
双述发布了新的文献求助10
14秒前
酷波er应助科研通管家采纳,获得10
14秒前
14秒前
rabpig应助科研通管家采纳,获得10
14秒前
Moonpie应助科研通管家采纳,获得10
15秒前
慕青应助科研通管家采纳,获得10
15秒前
Copyright应助科研通管家采纳,获得10
15秒前
在水一方应助科研通管家采纳,获得10
15秒前
15秒前
酷波er应助科研通管家采纳,获得10
15秒前
temp应助科研通管家采纳,获得10
15秒前
15秒前
15秒前
15秒前
15秒前
星辰大海应助科研通管家采纳,获得10
15秒前
上官若男应助科研通管家采纳,获得10
16秒前
思源应助科研通管家采纳,获得10
16秒前
传奇3应助科研通管家采纳,获得10
16秒前
完美的翼发布了新的文献求助10
16秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
Prescott's Microbiology: 2026 Release ISE 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Environmental Leverage in Times of Climate Crisis: Product Standards, Carbon Border Measures and Preferential Trade Agreements 1000
Interactions of Vowel Quality and Prosody in East Slavic 1000
Erwählung und Berufung bei Paulus: Bedeutung, Entwicklung und Funktion einer Vorstellung in ihrem frühjüdischen und griechisch-römischen Kontext 850
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7193131
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8829408
关于积分的说明 18641822
捐赠科研通 6829144
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3175986
关于科研通互助平台的介绍 2328143
邀请新用户注册赠送积分活动 2150487