專利名稱：一種藥物在atc系統(tǒng)解剖學(xué)層中分類的預(yù)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于藥物分類技術(shù)研究領(lǐng)域，尤其涉及一種藥物在ATC系統(tǒng)解剖學(xué)層中分類的預(yù)測(cè)方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的技術(shù)路線研發(fā)新藥，不僅周期很長(zhǎng)而且耗資巨大。有統(tǒng)計(jì)表明，一個(gè)新藥從研發(fā)到上市，大約需要15年，花費(fèi)超過10億美元，其中相當(dāng)大的一部分研發(fā)費(fèi)用花在了新藥的早期篩選和毒性實(shí)驗(yàn)中，大約有90%的候選分子因不能通過早期實(shí)驗(yàn)和毒性評(píng)估而終止。因此，深入研究已獲批準(zhǔn)的藥物，充分發(fā)掘已有藥物的新用途(drug repurposing),或者說對(duì)藥物進(jìn)行重定位(drug repositioning), —直受到生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的廣泛重視。因?yàn)榕鷾?zhǔn)上市的藥物已經(jīng)歷了數(shù)期臨床試驗(yàn)，其毒副作用已經(jīng)通過了嚴(yán)格的評(píng)估，安全性有保障，因此，這些藥物的新用途更容易獲得藥品監(jiān)管部門的批準(zhǔn)，從而可大大降低研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，縮減研發(fā)費(fèi)用，節(jié)省研發(fā)時(shí)間，盡早應(yīng)用于臨床，開拓新的市場(chǎng)。傳統(tǒng)對(duì)藥物新用途 的研究方法為:首先構(gòu)建已獲批準(zhǔn)的藥物庫(kù)(libraries ofapproved drugs)，利用高通量的篩選技術(shù)平臺(tái)大規(guī)模地篩查潛在的藥靶，篩查出藥物潛在的新用途，該方法工作量巨大，嚴(yán)重制約了藥物新用途的研究速度。根據(jù)Chen L, Zeng WM, Cai YD, Feng KY, Chou KC: PredictingAnatomical Therapeutic Chemical (ATC) Classification of Drugs by IntegratingChemical-Chemical Interactions and Similarities.PLoS ONE 2012, 7 (4):e35254.的研究結(jié)果，通過對(duì)藥物分子結(jié)構(gòu)信息的篩選，在ATC系統(tǒng)中刪除沒有包含INTERACTION和SIMULATION信息的藥物后，確定ATC所有有代表性藥物的種類為3883種，這為舊藥新用途研究提供了一個(gè)較好的研究基礎(chǔ)。ATC系統(tǒng)由世界衛(wèi)生組織藥物統(tǒng)計(jì)方法整合中心(The WHO CollaboratingCentre for Drug Statistics Methodology)所制定，第一版在 1976 年發(fā)布。1996 年,ATC系統(tǒng)成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)在ATC系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)布2006版。ATC代碼共有7位，其中第1、3、4位為字母，第2、5、6、7位為數(shù)字。ATC系統(tǒng)將藥物分為5個(gè)級(jí)別。第一級(jí)ATC代碼為一位字母，表示解剖學(xué)上的分類，共有14個(gè)組別。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種藥物在ATC系統(tǒng)解剖學(xué)層中分類的預(yù)測(cè)方法，旨在通過對(duì)藥物分子結(jié)構(gòu)特征的提取，較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)藥物所屬ATC類別，將藥物的分子結(jié)構(gòu)和療效聯(lián)系起來，解決舊藥新用途研究速度慢、效率低、成本高等問題。為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種藥物在ATC系統(tǒng)解剖學(xué)層中分類的預(yù)測(cè)方法，其特征在于包括以下步驟:
第一步、提取藥物的分子結(jié)構(gòu)信息；
第二步、基于化合物-化合物交互信息方法獲取藥物的化合物-化合物交互成分第三步、基于化合物-化合物相似信息方法獲取藥物的化合物-化合物相似信息成分:
第四步、基于分子指紋方法獲取藥物的化合物-化合物指紋信息成分:…尤14) 第五步、將前面三個(gè)步驟獲取的藥物信息融合，生成藥物特征向量:
( = cU =…=ctl4 = %= %； = --= %4=Λ = Λ: = -Λ 4> ；
第六步、基于藥物特征向量建立3883*42維矩陣，然后利用SVM對(duì)藥物特征向量進(jìn)行計(jì)算，便可以得到藥物ATC系統(tǒng)解剖學(xué)層分類的預(yù)測(cè)器。所述藥物的化合物-化合物交互成分的獲取公式為:
C(d;) = [ca: c；i14 J (i = Ll-.n)
c., = max{0.(d,.d,).Vrfr.ec.} ( / = 12,....14;i = L2.. ..1 )
1 \ 1- Λ ^ -ΛJ--—--Jf
其中％指藥物化合物-化合物交互成分中的第一個(gè)成分，Cu是第二個(gè)成分，C、:
是第j個(gè)成分，瞧為)指藥物d;和4的交互成分。所述所述藥物的化合物-化合物相似成分的獲取公式為:
￡(ii.) 一 |^i|.-,.— - ^*'241" C* 1: -m- — ；: = max {O, (d,.d.).Vrf ；.ec.) (J = 12., ..14:f =
其中Sa指藥物化合物-化合物相似成分中的第一個(gè)成分，&是第二個(gè)成分，氣;是
第j個(gè)成分，Si(4=4)指藥物和dk的相似成分。所述藥物的分子指紋成分的獲取公式為:
Fid) = Zl= Al -…Zl41 C1' = != 2= -= w)
/ ^ = max {Old,.d-.)Sid-.e c:,-! C/ = l-2—」4u.= 12…j )
4 t % I % ￡ * 1 ^a%fc/- - *■- .Js
其中/a指藥物分子指紋成分中的第一個(gè)成分，fi2是第二個(gè)成分，f:;是第j個(gè)成分，指藥物4和4的相似性或距離的指標(biāo)。所述的獲取公式為:
權(quán)利要求
1.一種藥物在ATC系統(tǒng)解剖學(xué)層中分類的預(yù)測(cè)方法，其特征在于包括以下步驟: 第一步、提取藥物的分子結(jié)構(gòu)信息； 第二步、基于化合物-化合物交互信息方法獲取藥物的化合物-化合物交互成分 第三步、基于化合物-化合物相似信息方法獲取藥物的化合物-化合物相似信息成分:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)測(cè)方法，其特征在于:所述藥物的化合物-化合物交互成分的獲取公式為:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)測(cè)方法，其特征在于:所述所述藥物的化合物-化合物相似成分的獲取公式為:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)測(cè)方法，其特征在于:所述藥物的分子指紋成分的獲取公式為:
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的預(yù)測(cè)方法，其特征在于:所述的獲取公式為:
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)測(cè)方法，其特征在于:所述藥物的分子結(jié)構(gòu)信息包括藥物分子間交互信息特征、分子間相似信息特征、分子指紋相似特征。
全文摘要
本發(fā)明提供一種藥物在ATC系統(tǒng)解剖學(xué)層中分類的預(yù)測(cè)方法，本發(fā)明的理論基礎(chǔ)是建立在具有相似物理化學(xué)屬性的化合物有相似的生物活性，并在世界衛(wèi)生組織對(duì)藥品的官方分類系統(tǒng)-解剖學(xué)治療學(xué)及化學(xué)分類系統(tǒng)ATC得到驗(yàn)證。本發(fā)明通過對(duì)藥物分子間交互信息、相似信息，藥物分子指紋相似信息的融合，通過編碼模型將藥物分子轉(zhuǎn)換成一個(gè)數(shù)字序列，再基于支持向量機(jī)建立3883*42維矩陣，對(duì)該矩陣進(jìn)行歸一化，使用SVM進(jìn)行預(yù)測(cè)器學(xué)習(xí)，進(jìn)而分析其序列特征在ATC系統(tǒng)解剖學(xué)層中的類別，該方法具有準(zhǔn)確率高、成本較低、操作簡(jiǎn)便、結(jié)果直觀的特點(diǎn)，為舊藥新用途的研究提供了一個(gè)新的方法，具有廣闊的應(yīng)用空間。
文檔編號(hào)G06F19/00GK103246824SQ201310195449
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月24日
發(fā)明者程翔 申請(qǐng)人:景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院