• شماره ركورد
    24991
  • شماره راهنما
    MAT2 713
  • عنوان

    ارزيابي روش‌هاي مبتني بر فرامسير براي پيش‌بيني ارتباطات دارو-هدف

  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    علوم كامپيوتر- محاسبات نرم و هوش مصنوعي
  • دانشكده
    رياضي و آمار
  • تاريخ دفاع
    1404/06/30
  • صفحه شمار
    136 ص.
  • استاد راهنما
    دكتر فاطمه منصوري , دكتر مريم لطفي شهرضا
  • كليدواژه فارسي
    بازكاربرد دارويي , پيش‌بيني تعامل دارو هدف , پيش‌بيني ارتباط , شبكه عصبي گراف , گراف ناهمگن , فرامسير , متاگراف , يادگيري مثبت بدون برچسب.
  • چكيده فارسي
    بازكاربرد دارو با بهره‌گيري مجدد از داروهاي موجود براي اهداف درماني جديد، موجب تسهيل كشف سريع‌تر پتانسيل‌هاي درماني مي‌شود. در سال‌هاي اخير، مدل‌سازي داده‌هاي زيستي به صورت گراف‌هاي ناهمگن و به كارگيري الگوريتم‌هاي يادگيري عميق مبتني بر گراف، توجه قابل توجهي را در پيش‌بيني تعاملات دارو-پروتئين‌هدف به خود جلب كرده است. با اين حال، عدم تمايز دقيق ميان موجوديت‌ها و روابط زيستي، دقت و قابليت تعميم مدل‌هاي موجود را محدود كرده‌اند. براي رفع اين چالش‌ها، از فرا‌مسير‌ها براي تقويت شبكه‌هاي عصبي گرافي در استخراج و درك اطلاعات معنايي و ساختاري پيچيده در گراف‌هاي ناهمگن استفاده شده است. اگرچه رويكردهاي مبتني بر متاگراف، كه از نمونه‌هاي فرامسيري مشتق مي‌شوند، تا حدي اثربخش بوده‌اند، اما با مشكلاتي مانند نشت اطلاعات و ناپايداري در نتايج پيش‌بيني مواجه هستند. علاوه بر اين، اكثر پايگاه‌هاي داده زيستي فاقد اطلاعات صريح درباره جفت‌هاي فاقد تعامل‌اند، كه اين امر سبب ايجاد ابهام و دشواري‌هايي در ارزيابي مدل شده است. در اين پژوهش، چارچوب تحليلي در شرايط فقدان نمونه‌هاي منفي و با طراحي راهبرد Hybrid براي بررسي چالش‌هاي مرتبط با ساختار متاگراف‌ها و تعميم‌پذيري مدل در كشف تعاملات جديد ارائه شده است. در اين راستا، دو مدل مبتني بر فرامسير و متاگراف (MHGNN و MHTAN-DTI) مورد بررسي و ارزيابي قرار گرفتند. نتايج بدست آمده نشان داد كه عملكرد قوي در پيش‌بيني تعاملات شناخته‌شده، لزوماً بيانگر توانايي مدل در تعميم و كشف تعاملات جديد نيست. همچنين مشخص شد كه استفاده از فرامسيرهايي كه شامل يال دارو-پروتئين‌هدف هستند مي‌تواند منجر به نشت اطلاعات گردد. همچنين ساخت زيرگراف‌ها از متاگراف‌ها بر اساس دسته‌بندي تعاملات ممكن است باعث نوسانات در مقادير پيش‌بيني شده شود. بنابراين، رويكرد ارائه‌شده مي‌تواند ابزاري مؤثر براي مطالعه و تحليل روش‌هاي موجود باشد. افزون بر اين، براي كاهش تأثير ساختار متاگراف‌ها و رفع چالش ناشي از فقدان نمونه‌هاي منفي، پيشنهادهايي براي پژوهش‌هاي آتي ارائه شده است تا مسير توسعه مدل‌هاي دقيق‌تر، پايدارتر و تعميم‌پذيرتر در حوزه بازكاربرد دارو هموار گردد.
  • كليدواژه لاتين
    Drug repositioning , Drug-target prediction , Link prediction , Graph neural network , Heterogeneous graph , Metapath , Metagraph , Positive unlabeled learning
  • عنوان لاتين
    eva‎luation Of Metapath Based Drug-Target Interaction Prediction Methods
  • گروه آموزشي
    رياضي كاربردي و علوم كامپيوتر
  • چكيده لاتين
    Drug repositioning, by reusing existing drugs for new therapeutic purposes, facilitates the faster discovery of therapeutic potentials. Recently, modeling biological data as heterogeneous graphs an‎d applying graph-based deep learning algorithms have attracted significant attention for drug–target interaction (DTI) prediction. However, the lack of precise distinction among biological entities an‎d relations has limited the accuracy an‎d generalization capability of existing models. To address these issues, metapaths have been utilized to enhance graph neural networks in capturing complex semantic an‎d structural information within heterogeneous graphs. Although metagraph-based approaches derived from metapath instances have demonstrated certain effectiveness, they still suffer from information leakage an‎d instability in prediction outcomes. Moreover, most biological databases lack explicit information on non-interacting pairs, which introduces ambiguity an‎d difficulty in model eva‎luation under the absence of negative samples. In this study, an analytical framework is proposed under conditions lacking negative samples, an‎d a hybrid strategy is designed to investigate challenges related to metagraph structures an‎d model generalization in discovering novel interactions. Two metapath-based an‎d metagraph-based models, MHGNN an‎d MHTAN-DTI, were examined an‎d eva‎luated. Experimental results revealed that strong performance in predicting known interactions does not necessarily indicate the ability to generalize toward new interaction discovery. It was also shown that incorporating metapaths containing direct drug–target edges may lead to information leakage. Additionally, constructing subgraphs from metagraphs based on interaction categories may cause fluctuations in prediction scores. Thus, the presented approach can serve as an effective tool for studying an‎d analyzing existing methods. Furthermore, to reduce the impact of metagraph structures on information leakage an‎d to address the challenge of lacking negative samples, suggestions for future research have been proposed that could pave the way toward developing more powerful, accurate, an‎d deployable models in the drug repositioning domain.
  • تعداد فصل ها
    5
  • فهرست مطالب pdf
    145398
  • نويسنده

    مظاهري مزرعه شوري، محمد