将深度学习QSPR模型调整为特定的药物发现项目
Andrin Fluetsch1, Elena Di Lascio1, Grégori Gerebtzoff1
1Novartis Biomedical Research, Novartis Campus, Basel 4002, Switzerland.
混合机器学习 (ML) 模型通过将一般化学知识与项目特定数据相结合来改善药物发现. 微调预训练模型显著提高了预测,即使数据有限.
科学领域:
- 药用化学 医学化学
- 计算化学计算化学
- 药物发现 药物发现 药物发现
背景情况:
- 机器学习 (ML) 模型从结构中预测分子特性,帮助药物设计.
- 在各种数据上训练的全球ML模型被广泛使用,但对于专注的药物发现项目可能缺乏特异性.
- 当地ML模型提供项目特定的预测,但需要大量的数据.
研究的目的:
- 为了对全球,本地和混合机器学习策略进行基准测试,以预测药物发现中的分子特性.
- 开发和评估混合全球-本地战略,使用转移学习来调整模型预测.
- 评估这些策略在众多药物发现项目和ADME试验中的表现.
主要方法:
- 基于机器学习的全球,本地和混合模型的基准测试.
- 使用转移学习开发混合策略,将历史 (全球) 和项目特定 (本地) 数据结合起来.
- 微调预训练的全球ML模型用于重量初始化 (WI) 作为一个关键的混合方法.
主要成果:
- 混合全球-本地策略,特别是微调预训练模型 (WI),表现优于独立的全球和本地模型.
- 平均绝对误差的平均改善为全球模型的16%和地方模型的27%.
- 重量初始化微调甚至在低数据场景 (每个项目的大约10个分子) 中也表现出有效性.
结论:
- 通过混合ML策略的域调整显著改进了分子性质预测.
- 微调预训练模型提供了一种强大的方法,可以利用现有知识用于新药发现项目.
- 这种方法提高了预测准确度,即使在有限的项目特定数据下也是可靠的.
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