[發明專利]基于矩陣補全的抗病毒藥物篩選方法、系統及存儲介質

有效

• 申請號: 202310418206.5
• 申請日: 2023-04-19
• 公開（公告）號: CN116189760B
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 王珊;湯永;李順飛;劉建超;劉麗華
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍總醫院
• 主分類號: G16B15/30
• 分類號: G16B15/30;G16B30/10;G16B40/00;G16C20/50;G16C10/00;G16C20/90;G16H20/10
• 代理公司: 成都東恒知盛知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 51304
• 代理人: 何健雄

1.基于矩陣補全的抗病毒藥物篩選方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1.構建病毒-藥物關聯的鄰接矩陣；

S2.基于所述病毒-藥物關聯的鄰接矩陣，計算病毒高斯距離相似矩陣和藥物高斯距離相似矩陣；

S3.基于病毒基因組序列計算病毒基因序列相似矩陣，基于藥物化學結構計算藥物化學結構相似矩陣；

S4.基于所述病毒高斯距離相似矩陣和病毒基因序列相似矩陣，使用快速核學習方法，整合得到病毒整合相似矩陣；基于所述藥物高斯距離相似矩陣和藥物化學結構相似矩陣，使用快速核學習方法，整合得到藥物整合相似矩陣；

S5.基于所述病毒-藥物關聯的鄰接矩陣、病毒整合相似矩陣和藥物整合相似矩陣，使用非負矩陣分解的矩陣補全方法，構造損失函數；

S6.求解所述損失函數，得到病毒-藥物預測得分矩陣；

S7.基于所述病毒-藥物預測得分矩陣，篩選出目標病毒所在行的得分，排序后得到最終預測結果；

在S5中：

使用非負矩陣分解的矩陣補全方法構造的損失函數如下：

s.t.W≥0，H≥0，C≥0；

式中部分是重建損失項，⊙表示兩個矩陣的Hadamard乘積；其中A∈R^nv×nd是已知的病毒-藥物關聯的鄰接矩陣，nv和nd分別為病毒的數量和藥物的數量；矩陣I為全1矩陣，C表示矩陣A待補全部分，W和H為待求解的基矩陣和系數矩陣，部分是F范數項，約束矩陣C防止過擬合；其余部分是流形約束項，(WH)ⁱ和(WH)^j分別代表WH的第i和j行，(WH)_p和(WH)_q分別代表WH的第p和q列；S_v(i,j)表示病毒整合相似矩陣的第(i,j)個元素，S_d(p,q)表示藥物整合相似矩陣的第(p,q)個元素；λ_c、λ_v和λ_d是正則化參數；

在S6中：

求解所述損失函數時，分別固定其中一個變量，然后求導數令之為0再反解，得矩陣P、Q、C、W和H的迭代求解公式，具體如下：

P＝HH^T；

Q＝WH；

C^*＝(I-A)⊙C；

其中A∈R^nv×nd是已知的病毒-藥物關聯的鄰接矩陣，矩陣I為全1矩陣，C表示矩陣A待補全部分，W和H為待求解的基矩陣和系數矩陣，W_ik、H_jk分別代表矩陣W的第(i，k)個、矩陣H的第(j，k)個元素；λ_c、λ_v和λ_d是正則化參數；⊙表示兩個矩陣的Hadamard乘積；D_d和D_v為對角矩陣，其元素分別為矩陣S_d和S_v按列求和再對角化；更新以上矩陣直到收斂。

2.根據權利要求1所述的基于矩陣補全的抗病毒藥物篩選方法，其特征在于，在S1中：

輸入已知的病毒-藥物關聯對，構建病毒-藥物關聯的鄰接矩陣A；

若為已知關聯對，則對應位置為1，否則為0；

所述鄰接矩陣A的行數為病毒數量nv，列數為藥物數量nd。