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[提交于 2025年9月24日
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标题: BioBO:用于扰动设计的生物信息贝叶斯优化
标题: BioBO: Biology-informed Bayesian Optimization for Perturbation Design
摘要: 高效设计基因组扰动实验对于加速药物发现和治疗靶点识别至关重要,但由于潜在遗传相互作用的广阔搜索空间和实验限制,对人类基因组进行全面扰动仍然不可行。贝叶斯优化(BO)已成为选择信息性干预措施的强大框架,但现有方法往往未能充分利用特定领域的生物先验知识。我们提出了生物学感知的贝叶斯优化(BioBO),一种将贝叶斯优化与多模态基因嵌入和富集分析相结合的方法,富集分析是生物学中用于基因优先排序的常用工具,以增强代理建模和获取策略。BioBO在一个原则性的框架中结合了基于生物学的先验和获取函数,这使得搜索偏向于有希望的基因,同时保持探索不确定区域的能力。通过在已建立的公共基准和数据集上的实验,我们证明BioBO的标记效率提高了25-40%,并且始终优于传统BO,能够更有效地识别表现最佳的扰动。此外,通过引入富集分析,BioBO为所选扰动提供了通路级别的解释,提供了将设计与生物上连贯的调控回路联系起来的机制可解释性。
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