定量生物学 > 定量方法
[提交于 2025年1月18日
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标题: 基于人工智能的混合生态模型用于预测溶瘤病毒治疗动力学
标题: AI-Driven Hybrid Ecological Model for Predicting Oncolytic Viral Therapy Dynamics
摘要: 溶瘤病毒治疗(OVT)是一种针对侵袭性和复发性癌症的新兴精准治疗方式。 然而,其临床疗效受到肿瘤-病毒-免疫相互作用复杂性以及缺乏个性化治疗预测模型的阻碍。 本研究开发了一个数据驱动、人工智能增强的计算模型,结合了具有时间延迟的广义洛特卡-沃尔泰拉方程与先进的优化算法,包括遗传算法、差分进化和强化学习,以优化OVT振荡的增长和阻尼。 我们假设该模型可以在提供准确的实时OVT反应预测的同时,识别关键生物标志物以提高治疗效果。 该模型表现出强大的预测准确性,达到均方误差(MSE)< 0.02且R平方> 0.82。 尽管该模型在因果关系上是中立的,并不了解具体的实验条件或治疗组合,但它仍能识别出经实验验证的生物标志物,如TNF、NFkB、CD81、TRAF2、IL18和BID,以及其他炎症细胞因子和细胞外基质重建因子。 基因集富集分析证实了这些生物标志物是肿瘤进展的关键预测因子,并表明光动力疗法激活的免疫反应与联合OVT和免疫检查点抑制剂引发的反应类似。 这种混合模型代表了向精准肿瘤学和计算医学迈出的重要一步,能够实现纵向、自适应的治疗方案,并基于分子特征开发靶向免疫疗法,有望改善患者预后。
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