Thematic role 语义识别和医药知识精细挖掘 夏静波 华中农业大学信息学院，湖北农业生物信息重点实验室 [email protected] 03/12/2022 . 夏静波 (HZAU ) DataFun 交流 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 03/12/2022 . . . . . . 1 / 91 . . 夏静波 (HZAU ) DataFun 交流 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 03/12/2022 . . . . . . 2 / 91 . Highlights: □ 以医药知识精细挖掘为目标的语料库设计 □ 文献数据和生命组学数据的融合 . 夏静波 (HZAU ) DataFun 交流 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 03/12/2022 . . . . . . 3 / 91 . Table of contents I 1 医药文献中的深层语义 生物医药文本数据挖掘的发展 一个例子：药物重定位 语义角色语料库 语料库和评测任务 5 6 9 14 22 2 研究范式 24 3 应用：逻辑推理和图谱构建 26 4 应用：语义逻辑和嵌入计算 单关系和多关系数据 联合分解和生物医药实体的嵌入计算 医药实体嵌入的质量评价 30 32 36 57 5 应用：多模态数据融合 关联突变和类型突变 突变数据协同的图模型和变分推断求解 Case Study on Alzheimer’s Disease 62 63 70 84 . 夏静波 (HZAU ) DataFun 交流 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 03/12/2022 . . . . . . 4 / 91 . Outline 1 医药文献中的深层语义 生物医药文本数据挖掘的发展 一个例子：药物重定位 语义角色语料库 语料库和评测任务 5 6 9 14 22 2 研究范式 24 3 应用：逻辑推理和图谱构建 26 4 应用：语义逻辑和嵌入计算 单关系和多关系数据 联合分解和生物医药实体的嵌入计算 医药实体嵌入的质量评价 30 32 36 57 5 应用：多模态数据融合 关联突变和类型突变 突变数据协同的图模型和变分推断求解 Case Study on Alzheimer’s Disease 62 63 70 84 . 夏静波 (HZAU ) DataFun 交流 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 03/12/2022 . . . . . . 5 / 91 . 1 医药文献中的深层语义 生物医药文本数据挖掘的发展 一个例子：药物重定位 语义角色语料库 语料库和评测任务 5 6 9 14 22 2 研究范式 24 3 应用：逻辑推理和图谱构建 26 4 应用：语义逻辑和嵌入计算 30 5 应用：多模态数据融合 62 . 夏静波 (HZAU ) DataFun 交流 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 03/12/2022 . . . . . . 6 / 91 . 医药文献中的深层语义 生物医学文本数据挖掘的发展 1 Name entity recogition −→ Relation extraction −→ High order link (KG) 1 Huang, Chung-Chi, and Zhiyong Lu. ”Community challenges in biomedical text mining over . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 years: success, failure and the future.” Briefings in bioinformatics 17, no. 1 (2015): 132-144. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 夏静波 (HZAU ) DataFun 交流 03/12/2022 . . 6 / 91 . 医药文献中的深层语义 生物医学文本数据挖掘的发展 . 2 夏静波 (HZAU ) DataFun 交流 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 03/12/2022 . . . . . . 7 / 91 . 医药文献中的深层语义 生物医学文本数据挖掘的发展 . 夏静波 (HZAU ) DataFun 交流 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 03/12/2022 . . . . . . 8 / 91 . 1 医药文献中的深层语义 生物医药文本数据挖掘的发展 一个例子：药物重定位 语义角色语料库 语料库和评测任务 5 6 9 14 22 2 研究范式 24 3 应用：逻辑推理和图谱构建 26 4 应用：语义逻辑和嵌入计算 30 5 应用：多模态数据融合 62 . 夏静波 (HZAU ) DataFun 交流 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 03/12/2022 . . . . . . 9 / 91 . 生物医药文本挖掘与一般行业知识图谱的区别: □ 粗粒度 vs. 细粒度知识 □ 浅层语义 vs. 深层语义。 . 夏静波 (HZAU ) DataFun 交流 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 03/12/2022 . . . . . . 9 / 91 . 医药文献中的深层语义 药物重定位 Drug repurposing-药物重定位: 发掘上市药物新用途. Drug repositioning (also known as drug repurposing, re-profiling, re-tasking or therapeutic switching) is the application of known drugs and compounds to treat a different disease3 . 有关药物研发的几条事实: 1 10 到 15 年的研发-上市流程 2 单药物的开发成本: 5 到 9 亿 3 5000 个测试化合物中仅有 1 个被 FDA 批准 4 100 个批准药物中仅有一个上市 3 Drug . . . . . . . . . . . . . . . . . repositioning - Wikipedia https://en.wikipedia.org/wiki/Drug_repositioning . . . . . . . . . . . . . . . . . . 夏静波 (HZAU ) DataFun 交流 03/12/2022 . . . . 10 / 91 . 医药文献中的深层语义 药物重定位：案例 以多巴胺为例，它原用于治疗心血管和肾脏疾病，而近年发现可用于治 疗多个癌症，其中多巴胺受体家族包含 5 个在信号传导和配体亲和力方 面存在差异的标志物蛋白，其异常表达与这些癌症的临床结果相关。 免疫抑制剂雷帕霉素原用于免疫系统疾病，近年发现其针对胰腺癌能发 挥疗效，其中，该药物的靶标蛋白 mTOR 是关键标志物。 . 夏静波 (HZAU ) DataFun 交流 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 03/12/2022 . . . . . . 11 / 91 . 医药文献中的深层语义 药物重定位：”GOF-antagonist/LOF-agonist” 假想 Pharmacological hypothesis: Focusing on Mutation type: LOF/GOF The hypothesis goes with two directions: 1. A drug act as an agonist (stimulator) is a possible cure for disease which is associated with a gene playing a Loss-Of-Function (LOF) role after mutation. 2. ... antagonist (inhibitor)... Gain-Of-Function (GOF) ... The hypothesis4 make it informative to find active genes, related to certain drug, and infer its GOF/LOF, and find corresponding repurposed drugs. 4 Wang, Z. Y., and Zhang, H. Y. (2013). Rational drug repositioning by medical genetics. . . . . . . . . . . . . . . . . . Nature biotechnology,