[發(fā)明專利]一種基于藥物多維相似度的藥物交互作用預(yù)測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811441665.0
• 申請日: 2018-11-29
• 公開（公告）號: CN111243659A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳迪;樸海龍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號: G16B15/30
• 分類號: G16B15/30;G06K9/62
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

1.一種基于藥物多維相似度的藥物交互作用預(yù)測方法，該方法包括：

一、基于所述多維度藥物相似性特征構(gòu)建基于馬氏距離的SVM分類器；

步驟1：獲取已知藥物交互作用類型的藥物對；

步驟2：計(jì)算每對藥物中不同藥物間的多維度相似性；

步驟3：基于多維度藥物相似性度量及藥物交互作用已知類別學(xué)習(xí)馬氏距離變換矩陣；

步驟4：基于馬氏距離變換后的數(shù)據(jù)，構(gòu)建三類別藥物交互作用的SVM分類器；

二、基于上述構(gòu)建好的SVM分類器預(yù)測任意多個(2個以上)候選藥物中每兩個藥物間的相互作用；

針對多個候選藥物中任意兩種DrugBank數(shù)據(jù)庫內(nèi)具有靶標(biāo)、二維結(jié)構(gòu)及ATC編碼信息的藥物,基于步驟2相同方法計(jì)算兩個藥物間的多維相似度；基于步驟3已經(jīng)獲得的馬氏距離矩陣對多維相似度進(jìn)行數(shù)據(jù)變換后帶入步驟4內(nèi)的分類器，獲得這兩個藥物屬于每一種藥物相互作用類型的概率值，其中三類藥物相互作用對應(yīng)概率值的和為1，且利用概率值最大的藥物相互作用類別作為預(yù)測獲得的藥物相互作用類別，即輸入的兩個藥物屬于協(xié)同、拮抗、獨(dú)立中一種藥物交互作用類型。

2.如權(quán)利要求1所述的預(yù)測方法，其特征在于：

已知藥物交互作用的藥物對來源于如下數(shù)據(jù)庫：

-DCDB數(shù)據(jù)庫中藥物靶標(biāo)均已知的協(xié)同藥物對至少100對；

-從DrugBank數(shù)據(jù)庫中的藥物交互作用中隨機(jī)選取的拮抗藥物對至少100對；

-從DrugBank藥物中隨機(jī)產(chǎn)生的不屬于DCDB數(shù)據(jù)庫及DrugBank藥物交互作用的獨(dú)立藥物對至少100對；

-保證三類藥物交互作用數(shù)目相等。

3.如權(quán)利要求1所述的預(yù)測方法，其特征在于，所述步驟2多維度藥物相似性計(jì)算包括以下步驟：

步驟21：基于藥物的分子描述符計(jì)算藥物相似性；

步驟22：基于藥物的二維結(jié)構(gòu)計(jì)算藥物相似性；

步驟23：基于藥物靶標(biāo)計(jì)算藥物相似性；

步驟24：基于藥物ATC編碼計(jì)算藥物相似性；

步驟25：基于藥物靶標(biāo)所在通路計(jì)算藥物相似性；

步驟26：基于藥物靶標(biāo)在蛋白質(zhì)交互作用網(wǎng)絡(luò)中鄰居節(jié)點(diǎn)計(jì)算藥物相似性；

步驟27：整合基于不同特性的藥物相似性度量結(jié)果獲得124維的多維度藥物相似性。

4.如權(quán)利要求3所述的預(yù)測方法，其特征在于，所述步驟21中分子描述符相似性計(jì)算如下：

其中，d₁、d₂代表任意兩個藥物，MD₁^d至MD_n^d表示藥物d的n個不同分子描述符。

5.如權(quán)利要求3所述的預(yù)測方法，其特征在于，所述步驟23包括以下步驟：

步驟231：利用DrugBank數(shù)據(jù)庫獲得藥物的靶標(biāo)集合；

步驟232：基于兩個藥物共享靶標(biāo)占靶標(biāo)并集的比例計(jì)算藥物相似性geneS1；

其中d₁、d₂代表任意兩個藥物，T_d表示藥物d的靶標(biāo)集合；

步驟233：基于藥物靶標(biāo)的基因本體(Gene Ontology：GO)語義相似性計(jì)算藥物相似性，其中，利用Python的pyGS2包獲得藥物靶標(biāo)集合對應(yīng)的GO集合，并通過pyGS2包計(jì)算GO語義相似性,記為geneS2；

步驟234：基于靶標(biāo)在蛋白質(zhì)交互作用網(wǎng)絡(luò)中的最短路徑長度計(jì)算藥物相似性geneS3：

其中，T_d1、T_d2分布代表藥物d₁、d₂的靶標(biāo)集合，t₁、t₂分別為靶標(biāo)集合中任意一個成員，d(t₁,t₂)表示靶標(biāo)t₁、t₂在PPI網(wǎng)絡(luò)中的最短路徑長度。