Explainable link prediction (drug – disease interaction) on Biomedical Knowledge Graphs with the use of Graph Neural Networks
| dc.contributor.advisor | Κριθαρά, Αναστασία | |
| dc.contributor.advisor | Αίσωπος, Φώτης | |
| dc.contributor.author | Συκάλλου, Σοφία | |
| dc.contributor.committee | Μοσχολιός, Ιωάννης | |
| dc.contributor.committee | Ζαβιτσάνος, Ηλίας | |
| dc.contributor.department | Τμήμα Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών | el |
| dc.contributor.faculty | Σχολή Οικονομίας και Τεχνολογίας | el |
| dc.contributor.master | Επιστήμη Δεδομένων | el |
| dc.date.accessioned | 2025-07-29T07:51:09Z | |
| dc.date.available | 2025-07-29T07:51:09Z | |
| dc.date.issued | 2025-07-04 | |
| dc.description.abstract | This thesis addresses the challenge of drug repurposing by developing a pipeline for explainable link prediction on biomedical knowledge graphs. The study utilizes Graph Neural Networks to tackle the issue of graph incompleteness and predict novel drug-disease interactions from the iASiS Open Data Graph. A Graph Convolutional Network is trained to identify potential therapeutic links. Then, the GNNExplainer method is employed to provide interpretable explanations for each prediction by highlighting the most influential subgraph structures and node features. The model achieved strong predictive performance, identifying 44 potential novel drug-disease interactions, with the generated explanations allowing for qualitative assessment and enhancing confidence in the results. | el |
| dc.description.abstracttranslated | Σκοπός αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η χρήση Graph Neural Networks (GNN) σε βιοϊατρικούς γράφους γνώσης (knowledge graphs), για τον σχεδιασμό και την υλοποίηση ενός μοντέλου για ερμηνεύσιμη πρόβλεψη αλληλεπιδράσεων μεταξύ φαρμάκων και ασθενειών (link prediction). Μέσω μιας τέτοιας διαδικασίας, επιτυγχάνεται η επαναχρησιμοποίηση των φαρμάκων (drug repurposing), η οποία ωστόσο παραμένει ένα ιδιαίτερα απαιτητικό και δύσκολο task, καθώς ο όγκος των βιοϊατρικών δεδομένων αυξάνεται συνεχώς. Για την υλοποίηση αυτής της εργασίας, χρησιμοποιήθηκε ένας γράφος γνώσης βασισμένος στην βιβλιογραφία, για την εκπαίδευση ενός Graph Convolutional Network (GCN) που εντοπίζει πιθανές αλληλεπιδράσεις φαρμάκου‑νόσου. Τα GNNs συνδυάζουν πληροφορίες με έναν πολύπλοκο και μη διαφανή τρόπο, με αποτέλεσμα οι αλληλεπιδράσεις που προβλέπονται να μην μπορούν να ερμηνευτούν. Για αυτόν τον λόγο, εφαρμόζεται η μέθοδος GNNExplainer, η οποία παρέχει ερμηνείες αναδεικνύοντας τα σημαντικότερα χαρακτηριστικά και υπο-γράφους (subgraphs) που επηρεάζουν περισσότερο κάθε πρόβλεψη. Τα πειράματα έδειξαν ότι το μοντέλο επιτυγχάνει υψηλή απόδοση και εντοπίζει 44 νέες, πιθανές αλληλεπιδράσεις φαρμάκου‑νόσου. Η μέθοδος GNNExplainer χρησιμοποιήθηκε για να βοηθήσει στην ερμηνεία των προβλέψεων, επιτρέποντας την ποιοτική αξιολόγηση και εμπιστοσύνη σε αυτές. Με αυτόν τον τρόπο, το μοντέλο είναι αρκετά ισχυρό και παρέχει πολύτιμες πληροφορίες σχετικά με το drug repurposing, ενώ παράλληλα αναγνωρίζονται και οι περιορισμοί της παρούσας μελέτης. | el |
| dc.format.extent | 98 | el |
| dc.identifier.uri | https://amitos.library.uop.gr/xmlui/handle/123456789/9113 | |
| dc.language.iso | en | el |
| dc.publisher | Πανεπιστήμιο Πελοποννήσου | el |
| dc.rights | Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα | * |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/ | * |
| dc.subject | Νευρωνικά δίκτυα (Επιστήμη των υπολογιστών) | el |
| dc.subject | Θεωρία γράφων (Επεξεργασία δεδομένων) | el |
| dc.subject | Φαρμακολογία | el |
| dc.subject | Φάρμακα, Αλληλεπίδραση των | el |
| dc.subject | Ασθένειες | el |
| dc.subject | Neural networks (Computer science) | el |
| dc.subject | Graph theory - Data processing | el |
| dc.subject | Knowledge graphs | el |
| dc.subject | Pharmacology | el |
| dc.subject | Drug Interactions | el |
| dc.subject | Diseases | el |
| dc.title | Explainable link prediction (drug – disease interaction) on Biomedical Knowledge Graphs with the use of Graph Neural Networks | el |
| dc.type | Μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία | el |
Files
Original bundle
1 - 1 of 1
Loading...
- Name:
- SykallouSofia_Thesis.pdf
- Size:
- 3.6 MB
- Format:
- Adobe Portable Document Format
- Description:
- Μεταπτυχιακή Διπλωματική Εργασία
License bundle
1 - 1 of 1
Loading...
- Name:
- license.txt
- Size:
- 933 B
- Format:
- Item-specific license agreed upon to submission
- Description:
