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Facing small and biased data dilemma in drug discovery with enhanced federated learning approaches

Science China(Life Sciences) 2022年第3期65卷 529-539页

作者： Zhaoping Xiong Ziqiang Cheng Xinyuan Lin Chi Xu Xiaohong Liu dingyan wang Xiaomin Luo Yong Zhang Hualiang Jiang Nan Qiao Mingyue Zheng Shanghai Institute for Advanced Immunochemical Studies and School of Life Science and TechnologyShanghaiTech UniversityShanghai 200031China Drug Discovery and Design Center State Key Laboratory of Drug ResearchShanghai Institute of Materia MedicaChinese Academy of SciencesShanghai 201203China University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049China School of Information Science and Technology University of Science and Technology of ChinaHefei 230000China Laboratory of Health Intelligence Huawei Technologies Co.LtdShenzhen 518100China

Artificial intelligence(AI)models usually require large amounts of high-quality training data,which is in striking contrast to the situation of small and biased data faced by current drug discovery pipelines.The concept of federated learning has been proposed to utilize distributed data from different sources without leaking sensitive information of the data.This emerging decentralized machine learning paradigm is expected to dramatically improve the success rate of AI-powered drug discovery.Here,we simulated the federated learning process with different property and activity datasets from different sources,among which overlapping molecules with high or low biases exist in the recorded values.Beyond the benefit of gaining more data,we also demonstrated that federated training has a regularization effect superior to centralized training on the pooled datasets with high biases.Moreover,different network architectures for clients and aggregation algorithms for coordinators have been compared on the performance of federated learning,where personalized federated learning shows promising results.Our work demonstrates the applicability of federated learning in predicting drug-related properties and highlights its promising role in addressing the small and biased data dilemma in drug discovery.

关键词： federated learning drug discovery Fed AMP Non-IID data

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Drug target inference by mining transcriptional data using a novel graph convolutional network framework

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Protein & Cell 2022年第4期13卷 281-301页

作者： Feisheng Zhong Xiaolong Wu Ruirui Yang Xutong Li dingyan wang Zunyun Fu Xiaohong Liu XiaoZhe Wan Tianbiao Yang Zisheng Fan Yinghui Zhang Xiaomin Luo Kaixian Chen Sulin Zhang Hualiang Jiang Mingyue Zheng Drug Discovery and Design Center State Key Laboratory of Drug ResearchShanghai Institute of Materia MedicaChinese Academy of SciencesShanghai 201203China University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049China School of Pharmacy East China University of Science and TechnologyShanghai 200237China Nanjing University of Chinese Medicine Nanjing 210023China Shanghai Institute for Advanced Immunochemical Studies and School of Life Science and TechnologyShanghaiTech UniversityShanghai 200031China

A fundamental challenge that arises in biomedicine is the need to characterize compounds in a relevant cellular context in order to reveal potential on-target or offtarget effects.Recently,the fast accumulation of gene transcriptional profiling data provides us an unprecedented opportunity to explore the protein targets of chemical compounds from the perspective of cell transcriptomics and RNA biology.Here,we propose a novel Siamese spectral-based graph convolutional network(SSGCN)model for inferring the protein targets of chemical compounds from gene transcriptional profiles.Although the gene signature of a compound perturbation only provides indirect clues of the interacting targets,and the biological networks under different experiment conditions further complicate the situation,the SSGCN model was successfully trained to learn from known compound-target pairs by uncovering the hidden correlations between compound perturbation profiles and gene knockdown profiles.On a benchmark set and a large time-split validation dataset,the model achieved higher target inference accuracy as compared to previous methods such as Connectivity Map.Further experimental validations of prediction results highlight the practical usefulness of SSGCN in either inferring the interacting targets of compound,or reversely,in finding novel inhibitors of a given target of interest.

关键词： drug target inference transcriptomics deep learning experimental verification

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新时期浙江省农机装备产业发展对策的探讨

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农业装备与车辆工程 2011年第8期49卷 3-5页

作者：王顶言金华高级技工学校浙江金华321000

为促进浙江省农业机械装备产业又好又快发展,在分析浙江省农机装备产业发展的特色和产业发展中存在的问题基础上,根据当今国内外农机装备与技术发展趋势和国内外市场需求,提出了加快浙江省农机装备产业发展的相关措施与建议。

关键词：农机装备产业发展创新体系

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发动机悬置系统设计

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汽车实用技术 2014年第4期11卷 31-34页

作者：王定岩安徽江淮汽车股份有限公司安徽合肥230601

发动机悬置系统是汽车振动系统的一个重要子系统,其系统性能直接影响整车的NVH性能和车辆的乘坐舒适性。柴油机工作时,引起发动机振动的主要振源是柴油机气缸内产生的点燃力。合理地选择发动机悬置的参数有利于降低发动机产生的振动向... 详细信息

发动机悬置系统是汽车振动系统的一个重要子系统,其系统性能直接影响整车的NVH性能和车辆的乘坐舒适性。柴油机工作时,引起发动机振动的主要振源是柴油机气缸内产生的点燃力。合理地选择发动机悬置的参数有利于降低发动机产生的振动向车架传递,进而提高车辆的乘坐舒适性。

关键词：发动机悬置隔振率匹配设计

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秋季登陆广东热带气旋特征变化及机制分析

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热带海洋学报 2024年第1期43卷 64-78页

作者：韩鼎妍李敏胡睿谢玲玲广东海洋大学海洋与气象学院近海海洋变化与灾害预警实验室广东湛江524088 陆架及深远海气候、资源与环境广东省高等学校重点实验室广东湛江524088 自然资源部空间海洋遥感应用重点实验室广东湛江524088

基于1949—2021年中国气象局热带气旋最佳路径数据集和登陆热带气旋数据集,对秋季登陆广东热带气旋(tropical cyclone,TCs)的时空特征和可能机制进行分析,并与夏季进行对比。结果表明:近73年共76个TCs秋季登陆广东,占登陆总数的28.5%,... 详细信息

基于1949—2021年中国气象局热带气旋最佳路径数据集和登陆热带气旋数据集,对秋季登陆广东热带气旋(tropical cyclone,TCs)的时空特征和可能机制进行分析,并与夏季进行对比。结果表明:近73年共76个TCs秋季登陆广东,占登陆总数的28.5%,以强台风和超强台风占主,且平均最大强度强于夏季。相比夏季,秋TCs更大比例(72.4%)生成于西北太平洋,生成经纬度偏南、偏东;秋TCs的年均破坏潜力指标(power dissipation index,PDI)可达0.4×10^(7)m^(3)·s^(-2),与夏季相当;秋TCs登陆后比夏季更快消亡,移速更慢,PDI较小。秋TCs登陆数量长期变化呈下降趋势且下降速率与夏季相当,登陆强度上升且上升速率为夏季1.8倍,移速减缓速率为夏季2.5倍,PDI下降速率明显弱于夏季。不同于夏季登陆TCs在拉尼娜年增多,秋TCs更易在厄尔尼诺年登陆广东;登陆广东秋TCs数与上一年冬春季厄尔尼诺–南方涛动(El Niño-Southern Oscillation,ENSO)指数相关系数达到0.3,并对后一年ENSO具有指示作用。秋TCs登陆频数与太平洋年代际振荡(Pacific Decadal Oscillation,PDO)指数显著相关,1977—1996和1997—2016暖冷两个位相期,相关系数分别为−0.51和0.68。对比有无秋TCs的环境场,发现南海北部海温暖异常时,其西北侧激发的气旋性引导气流利于TCs登陆广东。

关键词：秋季登陆热带气旋变化趋势年际变化 ENSO

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重组新型冠状病毒蛋白疫苗(CHO细胞)在18~84岁健康人群中序贯加强免疫的免疫原性、安全性和持久性研究

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中华预防医学杂志 2024年第1期58卷 25-32页

作者：姚丁燕陈颖萍丁帆胡晓松梁贞贞邢博曹亦菲张天奇王熙路廖雨婷杨娟吕华坤杭州师范大学公共卫生学院杭州311121 浙江省疾病预防控制中心免疫规划所杭州310051 安徽智飞龙科马生物制药有限公司合肥230088 厦门大学公共卫生学院、分子疫苗学和分子诊断学国家重点实验室、国家传染病诊断试剂与疫苗工程技术研究中心厦门361104

目的评价重组新型冠状病毒(新冠病毒)蛋白疫苗(CHO细胞)在18~84岁人群中异源序贯加强免疫的免疫原性、安全性和持久性。方法采用多中心开放性试验设计,于2021年10月在浙江绍兴市上虞区和衢州市开化县2个研究现场,招募已完成2剂次新冠病... 详细信息

目的评价重组新型冠状病毒(新冠病毒)蛋白疫苗(CHO细胞)在18~84岁人群中异源序贯加强免疫的免疫原性、安全性和持久性。方法采用多中心开放性试验设计,于2021年10月在浙江绍兴市上虞区和衢州市开化县2个研究现场,招募已完成2剂次新冠病毒灭活疫苗(Vero细胞)基础免疫3~9个月的18~84岁健康成年人为受试者;根据接种间隔时间分为A(3~4个月)、B(5~6个月)、C(7~9个月)3组,每组各320例,三组受试者均接种重组新冠病毒蛋白疫苗(CHO细胞)。在加强接种前、接种后14、30、180 d采集血液样本,分析比较不同组间的抗体几何平均滴度(GMT)、抗体阳性率和阳转率。收集接种后1个月内不良事件和6个月内的严重不良事件,分析不良反应发生率。结果960例受试者年龄为(52.3±11.5)岁,男性占47.4%(455例)。加强接种14 d后B组和C组受试者GMT(95%CI)分别为65.26(54.51~78.12)和60.97(50.61~73.45),均高于A组受试者[GMT(95%CI):44.79(36.94~54.30)];加强接种30 d后B组和C组受试者的GMT(95%CI)分别为23.95(20.18~28.42)和27.98(23.45~33.39),均高于A组受试者[GMT(95%CI):15.71(13.24~18.63)],差异均具有统计学意义(均P0.05);加强接种30 d后,抗体阳性率分别为79.60%(238/299)、87.74%(279/318)、90.48%(285/315),抗体阳转率分别为76.92%(230/299)、85.85%(273/318)、88.25%(278/315),差异均有统计学意义(均P<0.001)。960名受试者序贯加强免疫期间的不良事件发生率为15.31%(147/960),A、B、C三组分别为14.38%(46/320)、17.50%(56/320)、14.06%(45/320);不良反应发生率为8.02%(77/960),三组分别为7.50%(24/320)、6.88%(22/320)、9.69%(31/320),未发生与接种疫苗有关严重不良事件。结论完成新冠病毒灭活疫苗基础免疫3~9个月的18~84岁健康成年人序贯免疫接种重组新冠病毒蛋白疫苗的免疫原性和安全性均较好。

关键词：新型冠状病毒疫苗临床试验序贯加强免疫免疫原性

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成纤维细胞生长因子23与多囊卵巢综合征患者胰岛素抵抗及性激素水平的相关性研究

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中华内分泌代谢杂志 2024年第6期40卷 475-480页

作者：李昱唐子轩黄琦袁晓英王茜张琳张晗章莹巴亚超罗定妍冯骄阳廖鑫遵义医科大学附属医院内分泌与代谢病科唐子轩现在重庆市合川区疾病预防控制中心慢性病防制科遵义医科大学附属医院核医学科

目的在多囊卵巢综合征(PCOS)患者中探讨成纤维细胞生长因子23(FGF23)水平与胰岛素抵抗(IR)及性激素水平的相关性。方法回顾性分析2021年10月至2022年11月就诊于遵义医科大学附属医院的PCOS患者共计87例及同期单纯IR患者57例和体检健康女... 详细信息

目的在多囊卵巢综合征(PCOS)患者中探讨成纤维细胞生长因子23(FGF23)水平与胰岛素抵抗(IR)及性激素水平的相关性。方法回顾性分析2021年10月至2022年11月就诊于遵义医科大学附属医院的PCOS患者共计87例及同期单纯IR患者57例和体检健康女性61名。根据稳态模型评估的胰岛素抵抗指数将所有对象分为对照组(n=61)、IR组(n=57)、PCOS不伴IR组(PCOS组, n=15)、PCOS+IR组(n=72)。比较各组血清FGF23、脂联素、性激素水平差异并分析其与相关糖脂代谢指标的相关性。结果与对照组比较, IR组FGF23水平明显升高, 同时PCOS组、PCOS+IR组的FGF23浓度明显降低, 且PCOS组明显更低;IR组、PCOS组、PCOS+IR组脂联素浓度明显降低(均P<0.05)。相关性分析显示, FGF23水平与脂联素、性激素结合球蛋白呈正相关, 与黄体生成素、黄体生成素/卵泡刺激素、游离睾酮指数呈负相关(均P<0.05)。Logistic回归结果提示, FGF23与脂联素都可以作为诊断PCOS及PCOS伴IR的良好指标(均P<0.05)。结论 FGF23与IR及雄激素之间关系密切, 其在一定条件下可以反映PCOS患者的IR及高雄激素血症程度, 利用本研究得出的FGF23切点值可以较好地为PCOS的诊断提供参考。

关键词：多囊卵巢综合征成纤维细胞生长因子23 胰岛素抵抗高雄激素血症

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获得性异位骨化的分子生物学机制

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中国组织工程研究 2024年第30期28卷 4881-4888页

作者：熊洋周世博俞兴毕连涌杨济洲王逢贤曲弋杨永栋赵丁岩赵赫仇子叶姜国正北京中医药大学东直门医院骨科北京市100700

背景:异位骨化是一个动态发展的过程,临床中不同亚型的异位骨化具有不同病因或诱导因素,但在异位骨化中后期进展阶段又表现出相似的病理过程,其中由于创伤等因素引起的获得性异位骨化具有较高的发病率。目的:对近年获得性异位骨化发生... 详细信息

背景:异位骨化是一个动态发展的过程,临床中不同亚型的异位骨化具有不同病因或诱导因素,但在异位骨化中后期进展阶段又表现出相似的病理过程,其中由于创伤等因素引起的获得性异位骨化具有较高的发病率。目的:对近年获得性异位骨化发生发展相关分子生物学机制研究进行综述。方法:以“分子生物学,异位骨化,机制”为检索词在中国知网、万方医学数据库进行检索,以“molecular biological,heterotopic ossification,mechanisms”为检索词分别在PubMed、Embase、Web of Science及Google Scholar数据库进行检索,检索时限为2016年1月至2022年8月,并根据获得文献进行补充检索,对所得文献进行筛选,最终纳入131篇文献进行综述分析。结果与结论:①获得性异位骨化的发生和发展是一个动态的过程,具有一定的隐匿性,因此该疾病的诊疗有一定的困难。②文章通过综述国内外相关文献,发现获得性异位骨化涉及骨形态发生蛋白、转化生长因子β、Hedgehog、Wnt及mTOR共5条主要信号通路,同时在局部微环境中涉及到Runx2、血管内皮生长因子、缺氧诱导因子、成纤维细胞生长因子及Sox9共5项核心枢纽因子,核心机制可能是不同信号通路之间的相互作用,影响机体成骨细胞前体细胞、成骨细胞微环境以及与此相关的细胞因子,进而影响机体骨代谢并导致获得性异位骨化的发生。③未来可以以异位骨化相关单细胞的成骨内稳态为研究方向,以成骨细胞前体细胞-成骨微环境-信号通路及细胞因子作为研究要素,探索各部分要素在不同时空条件下的特征,比较不同种类、不同个体细胞成骨内稳态异同,从整体视角观察异位骨化分子信号网络调控机制,有利于未来临床防治异位骨化新方法的探究。④以中医药及靶向治疗为代表的治疗方法是近年的研究热点,如何将中医药与体内成骨稳态联系,并与靶向治疗相结合,也是未来研究方向之一。⑤目前获得性异位骨化的研究仍多限于基础实验研究,临床防治方法仍存在疗效不确切及不良反应明显等缺陷,相关靶向防治药物临床应用安全性及有效性仍有待验证,如何以基础实验研究为基础,结合发生发展机制,为临床防治提供新方向将是未来研究的重点。

关键词：异位骨化分子生物学机制骨形态发生蛋白转化生长因子β Hedgehog Wnt/β-catenin Runt相关转录因子2 血管内皮生长因子低氧诱导因子成纤维细胞生长因子

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基于数字射线的保温层下腐蚀深度测量技术

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化工装备技术 2024年第1期45卷 11-14页

作者：浦定艳华罗懿刘书宏上海化学工业公共管廊有限公司上海市特种设备监督检验技术研究院

保温层下腐蚀(CUI)是由于水或其他腐蚀介质渗入保温层后,与金属表面形成电解液环境的腐蚀现象,CUI具有隐蔽、范围广和危害性大等特点。采用他比式数字射线测量方法对带保温管道进行壁厚测量,结合高低射线能量和图像处理技术,从而提高CU... 详细信息

保温层下腐蚀(CUI)是由于水或其他腐蚀介质渗入保温层后,与金属表面形成电解液环境的腐蚀现象,CUI具有隐蔽、范围广和危害性大等特点。采用他比式数字射线测量方法对带保温管道进行壁厚测量,结合高低射线能量和图像处理技术,从而提高CUI的测量精度,满足现场检验检测需求。

关键词：数字射线保温层下腐蚀壁厚测量

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绿色金融与重污染企业出口技术复杂度研究

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经济研究导刊 2024年第6期 66-70页

作者：胡丁言沙姣蔺应宝云南大学经济学院昆明650500

采用DID与PSM-DID的方法,以《绿色信贷指引》(以下简称《指引》)为政策评估对象研究发现,绿色金融对重污染企业出口技术复杂度有抑制作用。说明在《指引》实施后的一段时间内,重污染企业普遍出现了“逃避效应”,通过降低自身研发支出,... 详细信息

采用DID与PSM-DID的方法,以《绿色信贷指引》(以下简称《指引》)为政策评估对象研究发现,绿色金融对重污染企业出口技术复杂度有抑制作用。说明在《指引》实施后的一段时间内,重污染企业普遍出现了“逃避效应”,通过降低自身研发支出,将研发资金用以应对资金流问题。机制方面,企业绩效的降低是绿色金融作用于出口技术复杂度的机制之一;绿色金融对小规模企业、非国有企业出口技术复杂度影响更大;地区市场化程度越高,绿色金融对重污染企业出口技术复杂度的降低作用越小。

关键词：绿色金融出口技术复杂度 PSM-DID

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