Universitat Pompeu Fabra
De Fabritiis, Gianni
2019-07-30
146 p.
Universitat Pompeu Fabra. Departament de Ciències Experimentals i de la Salut
Designing novel drugs is a complex process which requires finding molecules in a vast chemical space that bind to a specific biomolecular target and have favorable physio-chemical properties. Machine learning methods can leverage previous data and use it for new predictions helping the processes of selection of molecule candidate without relying exclusively on experiments. Particularly, deep learning can be applied to extract complex patterns from simple representations. In this work we leverage deep learning to extract patterns from three-dimensional representations of molecules. We apply classification and regression models to predict bioactivity and binding affinity, respectively. Furthermore, we show that it is possible to predict ligand properties for a particular protein pocket. Finally, we employ deep generative modeling for compound design. Given a ligand shape we show that we can generate similar compounds, and given a protein pocket we can generate potentially binding compounds.
El disseny de drogues novells es un procés complex que requereix trobar les molècules adequades, entre un gran ventall de possibilitats, que siguin capaces d’unir-se a la proteïna desitjada amb unes propietats fisicoquímiques favorables. Els mètodes d’aprenentatge automàtic ens serveixen per a aprofitar dades antigues sobre les molècules i utilitzar-les per a noves prediccions, ajudant en el procés de selecció de molècules potencials sense la necessitat exclusiva d’experiments. Particularment, l’aprenentatge profund pot sera plicat per a extreure patrons complexos a partir de representacions simples. En aquesta tesi utilitzem l’aprenentatge profund per a extreure patrons a partir de representacions tridimensionals de molècules. Apliquem models de classificació i regressió per a predir la bioactivitat i l’afinitat d’unió, respectivament. A més, demostrem que podem predir les propietats dels lligands per a una cavitat proteica determinada. Finalment, utilitzem un model generatiu profund per a disseny de compostos. Donada una forma d’un lligand demostrem que podem generar compostos similars i, donada una cavitat proteica, podem generar compostos que potencialment s’hi podràn unir.
Deep learning; Drug desing; Generative models; Aprenentatge profund; Diseny de drogues; Models generatius
615 - Pharmacology. Therapeutics. Toxicology
ADVERTIMENT. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs.
