[發(fā)明專利]一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的藥物活性預(yù)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610067573.5
• 申請(qǐng)日: 2016-02-01
• 公開（公告）號(hào): CN105740626B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張紅雨;朱麗達(dá);羅志輝;全源;朱強(qiáng);楊慶勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F19/00
• 分類號(hào): G06F19/00
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利代理有限公司44202
• 代理人: 郝傳鑫,宋靜娜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物醫(yī)藥技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的藥物活性預(yù)測(cè)方法。

背景技術(shù)

藥物研究與開發(fā)是一項(xiàng)周期長(zhǎng)、耗資大、風(fēng)險(xiǎn)高、競(jìng)爭(zhēng)激烈、利潤(rùn)高的系統(tǒng)工程。據(jù)統(tǒng)計(jì)，一個(gè)新藥從概念產(chǎn)生、實(shí)驗(yàn)室先導(dǎo)化合物的確定、優(yōu)化、臨床試驗(yàn)到最終上市，需要花費(fèi)10-15年時(shí)間，研發(fā)費(fèi)用高達(dá)8億美元以上(DiMasi,J.A.,Hansen,R.W.,andGrabowski,H.G.(2003).Thepriceofinnovation：newestimatesofdrugdevelopmentcosts.J.HealthEcon.22:151-185.)，并且這個(gè)費(fèi)用仍在逐年增長(zhǎng)，根據(jù)塔夫茨藥物研發(fā)中心(TuftsCenterfortheStudyofDrugDevelopment，CSDD)2014年的報(bào)告，這個(gè)數(shù)字現(xiàn)在已經(jīng)增長(zhǎng)到了25.58億美元(http://csdd.tufts.edu/news/complete_story/pr_tufts_csdd_2014_cost_study)。然而，如此巨大的投資并沒有獲得預(yù)期的回報(bào)。1996年FDA批準(zhǔn)上市的新分子藥物為53個(gè)，2007年的這一數(shù)值僅為15，創(chuàng)歷史新低(Hughes,B.(2008).2007FDAdrugapprovals:ayearofflux.Nat.Rev.DrugDiscov.7:107–109；Editorial.(2008).Raisingthegame.Nat.Biotech.26:137.)。在針對(duì)精神分裂等遺傳性復(fù)雜疾病的新藥研發(fā)方面，所遇到的困難比過(guò)去更大、失敗率更高(王真真；張有志，李云峰.(2013).抗精神分裂癥藥物的研究進(jìn)展.軍事醫(yī)學(xué)37(8):628-640.)。可以說(shuō)藥物設(shè)計(jì)和開發(fā)面臨著前所未有的“高投入、低產(chǎn)出”的艱難境地。

隨著強(qiáng)調(diào)整體聯(lián)系和動(dòng)態(tài)過(guò)程并整合現(xiàn)代生物學(xué)、化學(xué)、藥理學(xué)和計(jì)算機(jī)信息學(xué)最新成果的新興學(xué)科的興起，如系統(tǒng)生物學(xué)(Ideker,T.,Galitski,T.,Hood,L.(2001).Anewapproachtodecodinglife:systemsbiology.Annu.Rev.GenomicsHum.Genet.2:343–372.)、蛋白質(zhì)組學(xué)(Aebersold,R.andMann,M.(2003).MassSpectrometry–basedproteomics.Nature422:198–207.)、代謝組學(xué)(Rochfort,S.(2005).Metabolomicsreviewed:anew“omics”platformtechnologyforsystemsbiologyandimplicationsfornaturalproductsresearch.J.Nat.Prod.68:1813–1820.)、化學(xué)生物學(xué)(周興旺.(2003).化學(xué)生物學(xué)新前沿——化學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué).化學(xué)進(jìn)展15:518–522.)、生物信息學(xué)(計(jì)算機(jī)生物學(xué))(8–522.)等，科學(xué)家開始從新的視角看待藥物研發(fā)。2015年，Matthew等人在遺傳學(xué)研究領(lǐng)域頂級(jí)雜志《NatureGenetics》中指出遺傳致病基因研究有利于提高藥物研發(fā)效率，作者將臨床前(Preclinical)、1～3期臨床(PhaseI～I(xiàn)II)和批準(zhǔn)的(Approved)藥物信息，與基因的風(fēng)險(xiǎn)性疾病相關(guān)信息(復(fù)雜疾病相關(guān)變異數(shù)據(jù)庫(kù)GWASdb和孟德爾遺傳病相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)OMIM)相互比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)藥物靶標(biāo)與待治療疾病之間有遺傳證據(jù)支持的比例從2.0％上升到8.2％。上述研究結(jié)果表明，我們可以充分利用藥物靶標(biāo)基因與遺傳疾病的關(guān)聯(lián)信息，從而提高藥物研發(fā)的成功率(Matthew,N.(2015).Thesupportofhumangeneticevidenceforapproveddrugindications.NatGenet.47(8):856-60.)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有藥物篩選技術(shù)的缺陷而提供一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的藥物活性預(yù)測(cè)方法，本發(fā)明的藥物預(yù)測(cè)方法可用于藥物篩選且具有成本低、效率高的優(yōu)點(diǎn)，該方法在藥物的重定位和結(jié)構(gòu)優(yōu)化、設(shè)計(jì)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的藥物活性預(yù)測(cè)方法，包括以下步驟：

(1)根據(jù)藥物靶標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息，獲取樣本藥物對(duì)應(yīng)的藥物靶標(biāo)；

(2)根據(jù)遺傳病相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息，獲取遺傳性疾病對(duì)應(yīng)的相關(guān)基因信息；

(3)根據(jù)步驟(2)中獲取的遺傳性疾病對(duì)應(yīng)的相關(guān)基因信息從步驟(1)得到的藥物靶標(biāo)中篩選出與遺傳性疾病關(guān)聯(lián)的靶標(biāo)基因；