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EDO neuronales interprétables pour la découverte de réseaux de régulation génétique en cas de perturbations

Created by
  • Haebom

Auteur

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

Contour

Cet article offre l'opportunité de découvrir des graphes causaux à grande échelle représentant les interactions régulatrices entre gènes, en exploitant des ensembles de données biologiques modernes à haut débit contenant des milliers de perturbations. Des modèles de graphes causaux discriminables existants ont été utilisés pour inférer des réseaux de régulation génique (RRG) à partir d'ensembles de données de perturbations à grande échelle et capturer les relations causales de régulation génique à partir de perturbations génétiques. Cependant, ils souffrent d'une expressivité et d'une évolutivité limitées et ne parviennent pas à prendre en compte la nature dynamique des processus biologiques tels que la différenciation cellulaire. Dans cet article, nous proposons PerturbODE, un nouveau cadre qui intègre des équations différentielles ordinaires neuronales (EDO neuronales) biologiquement informatives pour modéliser les trajectoires d'état cellulaire et dériver des RRG causaux à partir de leurs paramètres. Nous démontrons l'efficacité de la prédiction de trajectoire et de l'inférence de RRG sur des ensembles de données de surexpression simulés et réels.

Takeaways, Limitations

Takeaways:
Présenter la possibilité de déduire des réseaux de régulation génétique (GRN) plus précis qui prennent en compte la nature dynamique des processus biologiques.
Améliorer l'efficacité de l'analyse des données biologiques à haut débit à l'aide d'équations différentielles ordinaires neuronales (NED).
Validation de l'efficacité de PerturbODE par simulation et jeux de données réels.
Limitations:
Une validation supplémentaire de l’évolutivité du modèle et des performances de généralisation est nécessaire.
Des recherches sur l’applicabilité à divers types de perturbations et de systèmes biologiques sont nécessaires.
Des recherches sont nécessaires pour améliorer l’interprétabilité des modèles et la fiabilité de l’inférence causale.
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