Drug-Drug Interaction Prediction: a Purely SMILES Based Approach

药物数据库 计算机科学 药品 药物与药物的相互作用 机器学习 人工智能 图形 药物发现 药物重新定位 理论计算机科学 生物信息学 药理学 医学 生物
作者
Bri Bumgardner,Farhan Tanvir,Khaled Mohammed Saifuddin,Esra Akbaş
标识
DOI:10.1109/bigdata52589.2021.9671766
摘要

A drug-drug interaction (DDI) occurs when a drug is combined with other drug(s). DDIs have the potential to obstruct, increase, or diminish the intended impact of a drug or, in the worst-case scenario, induce an undesirable side effect. While it is critical to discover DDIs during clinical trials, it is impractical and expensive to detect all possible DDIs for a drug. Although several computational approaches for this problem have been developed, many of these methods need external biomedical knowledge that makes them difficult to generalize to drugs in early development phase. In this paper, we propose a novel method for predicting DDIs based on the vital chemical substructure of drugs extracted from their SMILES strings. We construct a graph that connects drugs based on their common functional chemical substructures. Furthermore, we apply different well-known graph neural network (GNN) methods to generate drug embeddings. Drug embeddings of individual drugs are concatenated to generate features of drug pairs. Finally, drug pair features are fed to different machine learning (ML) classifiers for DDI prediction. We evaluate our model on DrugBank dataset. Our result shows promising results and our model outperforms a baseline model based on different DDI representation creation methods.

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