中文引用格式: 趙歡歡,李顏娥,武斌,等. 基于拓撲結構的度量學習與拓撲傳播的miRNA-疾病關聯預測算法[J]. 電子技術應用,2024,50(9):67-72.
英文引用格式: Zhao Huanhuan,Li Yan′e,Wu Bin,et al. Topology-based metric learning and topology propagation algorithm for miRNA-disease association prediction[J]. Application of Electronic Technique,2024,50(9):67-72.
引言
microRNA(miRNA)是一類長度約為22 nt的非編碼單鏈小分子RNA,已被證實同人類復雜疾病的發(fā)病機制密切相關[1]。因此,準確識別與特定疾病相關的潛在miRNA對于探索疾病的發(fā)病機制與實施相關治療方法至關重要。當前miRNA-疾病關系預測模型主要有3個研究方向:基于相似性、基于機器學習和基于圖神經網絡[2]。
現有方法忽略了異質網絡上節(jié)點之間的信息交互,不能完全捕捉到異構網絡中節(jié)點之間復雜的結構和豐富的語義。有些模型如NIMGCN[3]、MMGCN[4]只利用miRNAs和疾病的直接鄰域信息而忽略了節(jié)點的高階鄰域信息。有些模型如PATMDA[5]、MINIMDA[6]雖然考慮節(jié)點的高階鄰近度表示,但是數據的集成卻以一種簡單的方式進行。綜上所述,當前如何充分有效地捕捉異質圖中豐富的結構信息仍亟待探索。與此同時,也需要考慮不同類型數據的自適應融合,以便有效地捕捉數據之間的內在相關性。
基于此,本文提出一種能夠自適應融合異質節(jié)點結構信息算法(基于拓撲結構的度量學習與拓撲傳播的miRNA-疾病關聯預測算法,MMTP)構建高性能miRNA-疾病關聯預測模型。首先,構建miRNA-疾病異質圖,利用嵌入式方法將高維特征投影到低維空間,通過節(jié)點的一階鄰居和元路徑誘導網絡學習結構特征。其次,利用度量學習和拓撲傳播自適應地融合異質節(jié)點結構信息,最后通過圖卷積神經網絡得到最終的節(jié)點特征,預測潛在的miRNA與疾病的關聯。該算法利用節(jié)點的一階鄰居和元路徑誘導網絡學習結構特征,同時考慮節(jié)點的局部鄰域和高階拓撲,能夠更全面地捕捉圖的結構特征。另一方面,元路徑誘導網絡使模型能夠靈活地處理異質網絡,從而適應不同類型的節(jié)點和邊,以更有效地預測miRNA-疾病關聯。
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作者信息:
趙歡歡1,李顏娥1,武斌1,池方愛2
(1.浙江農林大學 數學與計算機科學學院,浙江 杭州 310000;
2.浙江農林大學 風景園林與建筑學院,浙江 杭州 310000)