对多代EGFR抑制剂的结构-活性关系的建模和解释性研究
Zhiqi Sun1, Donghui Huo1, Jiangyu Guo1
1State Key Laboratory of Chemical Resource Engineering, Department of Pharmaceutical Engineering, Beijing University of Chemical Technology, P.O. Box 53, 15 BeiSanHuan East Road, Beijing 100029, China.
开发新的表皮生长因子受体 (EGFR) 抑制剂至关重要. 一个多任务深度神经网络 (MT-DNN) 模型有效地预测了多代EGFR抑制剂的生物活性,优于单任务模型,并提供了克服抵抗突变的结构洞察力.
科学领域:
- 药用化学 医学化学
- 计算化学的计算化学
- 药物发现 药物发现 药物发现
背景情况:
- 第四代EGFR抑制剂主要是在临床试验中,突出显示了需要开发新药物的必要性.
- 包括L858R,T790M和C797S在内的EGFR突变对现有疗法产生抗性.
- 开发有效的抑制剂对抗这些耐药突变是癌症治疗的重大挑战.
研究的目的:
- 为多代EGFR抑制剂建立一个预测性结构-活性关系 (SAR) 模型.
- 将多任务深度神经网络 (MT-DNN) 与单任务模型的性能进行比较.
- 为了利用可解释性分析来理解EGFR抑制剂活性的结构性决定因素.
主要方法:
- 收集了2302个多目标EGFR抑制剂的数据集,针对野生类型和突变EGFR.
- 开发了一种多任务深度神经网络 (MT-DNN) 用于预测生物活性.
- 构建的单任务模型 (SVM,RF,XGBoost,ST-DNN) 进行比较.
- 使用SHAP/delta-SHAP价值分析进行模型解释性.
主要成果:
- MT-DNN模型在304种第四代EGFR抑制剂的外部验证组件上显著优于所有单任务模型.
- MT-DNN模型对向各种EGFR突变的抑制剂表现出卓越的预测准确性.
- SHAP/delta-SHAP分析成功地确定了有效EGFR抑制剂的核心支架和关键片段.
结论:
- MT-DNN方法为预测多代EGFR抑制剂的生物活性提供了一个强大的平台.
- 这项研究提供了有价值的结构见解,以指导新型EGFR抑制剂的设计,克服抗性突变.
- 将MT-DNN与SHAP/delta-SHAP分析集成是EGFR向治疗中药物发现的有力策略.
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