药物功能模式相似度及其聚类

对现有已知药物的功能模式进行分析,可以帮助发现其可能的新应用,指导联合用药或预测药物的未知毒副作用。提出将药物化学结构信息和GO注释信息结合,分析药物功能模式相似度。药物化学结构和GO注释信息下载自DrugBank数据库,其中GO注释信息包括生物过程、分子功能和细胞定位等3个分支。计算现有4886种药物的功能模式相似度,并对其进行聚类分析。基于Tanimoto系数计算药物化学结构相似度,基于语义分析计算药物GO注释中3个分支的相似度。分别使用Logistic回归、算术均值、几何均值将上述4个药物相似度结合,得到反映多方信息的复合相似度。将一种药物与所有其他药物的相似度向量作为该药物的特征谱,对药物进行层次聚类。使用药物解剖学、治疗学及化学分类(ATC)的标准评价不同的相似度和聚类结果。结果显示:药物化学结构相似度与基于GO的3个分支的相似度均线性相关,表明药物的结构信息能在一定程度上反映功能信息;Logistic回归复合相似度能够很好地反映两个药物是否属于同一个ATC分类;基于GO注释生物过程分支语义相似度和几何均数复合相似度聚类结果与ATC分类第一层次强关联。所提出的方法结果可靠,可望用于辅助药物发现和预测不良反应。