Leveraging Network Target Theory for Efficient Prediction of Drug‐Disease Interactions: A Transfer Learning Approach

杠杆(统计) 计算机科学 机器学习 药品 人工智能 药物发现 鉴定(生物学) 学习迁移 药物开发 计算生物学 生物信息学 药理学 医学 生物 植物
作者
Qingyuan Liu,Zizhen Chen,Boyang Wang,Boyu Pan,Zhuoyu Zhang,Miaomiao Shen,Weibo Zhao,Tingyu Zhang,Shao Li,Liren Liu
出处
期刊:Advanced Science [Wiley]
标识
DOI:10.1002/advs.202409130
摘要

Abstract Efficient virtual screening methods can expedite drug discovery and facilitate the development of innovative therapeutics. This study presents a novel transfer learning model based on network target theory, integrating deep learning techniques with diverse biological molecular networks to predict drug‐disease interactions. By incorporating network techniques that leverage vast existing knowledge, the approach enables the extraction of more precise and informative drug features, resulting in the identification of 88,161 drug‐disease interactions involving 7,940 drugs and 2,986 diseases. Furthermore, this model effectively addresses the challenge of balancing large‐scale positive and negative samples, leading to improved performance across various evaluation metrics such as an Area under curve (AUC) of 0.9298 and an F1 score of 0.6316. Moreover, the algorithm accurately predicts drug combinations and achieves an F1 score of 0.7746 after fine‐tuning. Additionally, it identifies two previously unexplored synergistic drug combinations for distinct cancer types in disease‐specific biological network environments. These findings are further validated through in vitro cytotoxicity assays, demonstrating the potential of the model to enhance drug development and identify effective treatment regimens for specific diseases.
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