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EDO neuronales interpretables para el descubrimiento de redes reguladoras de genes bajo perturbaciones

Created by
  • Haebom

Autor

Zaikang Lin, Sei Chang, Aaron Zweig, Minseo Kang, Elham Azizi, David A. Knowles

Describir

Este artículo presenta una oportunidad para descubrir grafos causales a gran escala que representan interacciones regulatorias entre genes, aprovechando conjuntos de datos biológicos modernos de alto rendimiento que contienen miles de perturbaciones. Los modelos de grafos causales discriminables existentes se han utilizado para inferir redes reguladoras de genes (GRN) a partir de conjuntos de datos de perturbaciones a gran escala y capturar relaciones causales de regulación génica a partir de perturbaciones genéticas. Sin embargo, adolecen de expresividad y escalabilidad limitadas y no abordan la naturaleza dinámica de procesos biológicos como la diferenciación celular. En este artículo, proponemos PerturbODE, un nuevo marco que integra ecuaciones diferenciales ordinarias neuronales (EDO neuronales) biológicamente informativas para modelar trayectorias del estado celular y derivar GRN causales a partir de los parámetros de las EDO neuronales. Demostramos la eficacia de la predicción de trayectorias y la inferencia de GRN en conjuntos de datos de sobreexpresión simulados y del mundo real.

Takeaways, Limitations

Takeaways:
Presentar la posibilidad de inferir redes reguladoras de genes (GRN) más precisas que tengan en cuenta la naturaleza dinámica de los procesos biológicos.
Aumentar la eficiencia del análisis de datos biológicos de alto rendimiento utilizando ecuaciones diferenciales ordinarias neuronales (NED).
Validación de la eficacia de PerturbODE mediante simulación y conjuntos de datos reales.
Limitations:
Se necesita una mayor validación de la escalabilidad del modelo y del rendimiento de generalización.
Es necesario investigar su aplicabilidad a diversos tipos de perturbaciones y sistemas biológicos.
Se necesita investigación para mejorar la interpretabilidad de los modelos y la confiabilidad de la inferencia causal.
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