Human cancers present a significant public health challenge and require the discovery of novel drugs through translational research. Transcriptomics profiling data that describes molecular activities in tumors and cancer cell lines are widely utilized for predicting anti-cancer drug responses. However, existing AI models face challenges due to noise in transcriptomics data and lack of biological interpretability. To overcome these limitations, we introduce VETE (Variational and Explanatory Transcriptomics Encoder), a novel neural network framework that incorporates a variational component to mitigate noise effects and integrates traceable gene ontology into the neural network architecture for encoding cancer transcriptomics data. Key innovations include a local interpretability-guided method for identifying ontology paths, a visualization tool to elucidate biological mechanisms of drug responses, and the application of centralized large scale hyperparameter optimization. VETE demonstrated robust accuracy in cancer cell line classification and drug response prediction. Additionally, it provided traceable biological explanations for both tasks and offers insights into the mechanisms underlying its predictions. VETE bridges the gap between AI-driven predictions and biologically meaningful insights in cancer research, which represents a promising advancement in the field.


翻译:人类癌症构成重大公共卫生挑战,需要通过转化研究发现新型药物。描述肿瘤和癌细胞系分子活动的转录组学分析数据被广泛用于预测抗癌药物反应。然而,现有人工智能模型面临转录组学数据噪声和缺乏生物学可解释性的挑战。为克服这些限制,我们提出VETE(变分与可解释转录组学编码器),这是一种新型神经网络框架,其整合了变分组件以减轻噪声影响,并将可追溯的基因本体论融入神经网络架构以编码癌症转录组学数据。关键创新包括:用于识别本体路径的局部可解释性引导方法、阐明药物反应生物学机制的可视化工具,以及集中式大规模超参数优化的应用。VETE在癌细胞系分类和药物反应预测中表现出稳健的准确性。此外,该模型为两项任务提供了可追溯的生物学解释,并对其预测机制提供了深入见解。VETE弥合了癌症研究中人工智能驱动预测与具有生物学意义的见解之间的鸿沟,代表了该领域一项具有前景的进展。

1
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
以色列军事技术对美国军力发展的持续性赋能
专知会员服务
4+阅读 · 今天8:46
《深度强化学习在兵棋推演中的应用》40页报告
专知会员服务
7+阅读 · 今天5:37
《多域作战面临复杂现实》
专知会员服务
6+阅读 · 今天5:35
《印度的多域作战:条令与能力发展》报告
专知会员服务
2+阅读 · 今天5:24
人工智能赋能无人机:俄乌战争(万字长文)
专知会员服务
7+阅读 · 4月23日
国外海军作战管理系统与作战训练系统
专知会员服务
3+阅读 · 4月23日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员