Классификация шиповидных белков коронавируса на основе спектроскопии комбинационного рассеяния света и глубокого машинного обучения и ее интерпретативный анализ

Mo W.; Wen J.; Huang J.; Yang Y.; Zhou M.; Ni S.; Le W.; Wei L.; Qi D.; Wang S.; Su J.; Wu Y.; Zhou W.; Du K.; Wang X.; Zhao Z.

Классификация шиповидных белков коронавируса на основе спектроскопии комбинационного рассеяния света и глубокого машинного обучения и ее интерпретативный анализ

Mo W. , Wen J. , Huang J. , Yang Y. , Zhou M. , Ni S. , Le W. , Wei L. , Qi D. , Wang S. , Su J. , Wu Y. , Zhou W. , Du K. , Wang X. , Zhao Z.

2022

Разработан метод классификации спайковых белков коронавируса, основанный на глубоком машинном обучении и спектроскопии комбинационного рассеяния света (КР). Набор КР-спектров спайковых белков пяти коронавирусов (MERS-CoV, SARS-CoV, SARS-CoV-2, HCoV-HKU1 и HCoVOC43) использован для создания нейросетевой модели классификации. Для полученных спектров с низким отношением сигнал/шум средняя точность >97%. Проанализированы результаты классификации нейронной сетью. Показано, что различия в спектральных характеристиках, полученные нейронной сетью, согласуются с экспериментальными результатами. Предлагаемый метод можно использовать для идентификации сложных КР-спектров, в клинической практике при выявлении COVID-19 и других коронавирусов, а также в промышленных областях, таких как разведка нефти и газа.

Mo W. , Wen J. , Huang J. , Yang Y. , Zhou M. , Ni S. , Le W. , Wei L. , Qi D. , Wang S. , Su J. , Wu Y. , Zhou W. , Du K. , Wang X. , Zhao Z. Классификация шиповидных белков коронавируса на основе спектроскопии комбинационного рассеяния света и глубокого машинного обучения и ее интерпретативный анализ. Журнал прикладной спектроскопии. 2022;89(6):903.

Цитирование

Список литературы

1. F. Cui, H. S. Zhou, Biosens. Bioelectron., 165, 112349 (2020).

2. J. Huang, J. Wen, M. Zhou, S. Ni, W. Le, G. Chen, L. Wei, Y. Zeng, D. Qi, M. Pan, Anal. Chem., 93, No. 26, 9174–9182 (2021).

3. M. Asif, M. Ajmal, G. Ashraf, N. Muhammad, A. Aziz, T. Iftikhar, J. Wang, H. Liu, Curr. Opin. Electrochem., 23, 174–184 (2020).

4. M. Shen, Y. Zhou, J. Ye, A. A. A. Al-Maskri, Y. Kang, S. Zeng, S. Cai, J. Pharm. Anal., 10, 97–101 (2020).

5. V. M. Corman, O. Landt, M. Kaiser, R. Molenkamp, A. Meijer, D. K. Chu, T. Bleicker, S. Brünink, J. Schneider, M. L. Schmidt, Eurosurveillance, 25, 2000045 (2020).

6. M. N. Esbin, O. N. Whitney, S. Chong, A. Maurer, X. Darzacq, R. Tjian, Rna, 26, 771–783 (2020).

7. J. Huggett, K. Dheda, S. Bustin, A. Zumla, Genes Immun., 6, 279–284 (2005).

8. M. L. Wong, J. F. Medrano, Biotechniques, 39, 75–85 (2005).

9. D. Jacofsky, E. M. Jacofsky, M. Jacofsky, J. Arthroplasty, 35, S74–S81 (2020).

10. Q. Lin, D. Wen, J. Wu, L. Liu, W. Wu, X. Fang, J. Kong, Anal. Chem., 92, 9454–9458 (2020).

11. G. Liu, J. F. Rusling, ACS Sens., 6, 593–612 (2021).

12. C.-S. Ho, N. Jean, C. A. Hogan, L. Blackmon, S. S. Jeffrey, M. Holodniy, N. Banaei, A. A. Saleh, S. Ermon, J. Dionne, Nat. Commun, 10, 1–8 (2019).

13. W. Lee, A. T. Lenferink, C. Otto, H. L. Offerhaus, J. Raman Spectrosc., 51, 293–300 (2020).

14. D. Wrapp, N. Wang, K. S. Corbett, J. A. Goldsmith, C.-L. Hsieh, O. Abiona, B. S. Graham, J. S. McLellan, Science, 367, 1260–1263 (2020).

15. Z. Li, A. C. Tomlinson, A. H. Wong, D. Zhou, M. Desforges, P. J. Talbot, S. Benlekbir, J. L. Rubinstein, J. M. Rini, eLife, 8, e51230 (2019).

16. S. Abdul-Rasool, B. C. Fielding, Open Virol. J., 4, 76 (2010).

17. J. R. St-Jean, H. Jacomy, M. Desforges, A. Vabret, F. Freymuth, P. J. Talbot, J. Virol., 78, 8824–8834 (2004).

18. P. C. Woo, S. K. Lau, C.-M. Chu, K.-H. Chan, H.-W. Tsoi, Y. Huang, B. H. Wong, R. W. Poon, J. J. Cai, W.-K. Luk, J. Virol., 79, 884–895 (2005).

19. C. Drosten, S. Günther, W. Preiser, S. Van Der Werf, H.-R. Brodt, S. Becker, H. Rabenau, M. Panning, L. Kolesnikova, R. A. Fouchier, N. Engl. J. Med., 348, 1967–1976 (2003).

20. R. J. De Groot, S. C. Baker, R. S. Baric, C. S. Brown, C. Drosten, L. Enjuanes, R. A. Fouchier, M. Galiano, A. E. Gorbalenya, Z. A. Memish, J. Virol., 87, 7790–7792 (2013).

21. S. Su, G. Wong, W. Shi, J. Liu, A. C. Lai, J. Zhou, W. Liu, Y. Bi, G. F. Gao, Trends Microbiol., 24, 490–502 (2016).

22. M. M. Kesheh, P. Hosseini, S. Soltani, M. Zandi, Rev. Med. Virol., e2282 (2021).

23. Y. LeCun, L. Bottou, Y. Bengio, P. Haffner, Proc. IEEE, 86, 2278–2324 (1998).

24. K. He, X. Zhang, S. Ren, J. Sun, Proc. IEEE Conf. Comput. Vision Pattern Recognit., 770–778 (2016).

25. D. X. Liu, J. Q. Liang, T. S. Fung, Encycl. Virol., 428 (2021).

26. A. B. Gussow, N. Auslander, G. Faure, Y. I. Wolf, F. Zhang, E. V. Koonin, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 117, 15193–15199 (2020).

27. H. Yao, Y. Song, Y. Chen, N. Wu, J. Xu, C. Sun, J. Zhang, T. Weng, Z. Zhang, Z. Wu, Cell, 183, 730–738, e713 (2020).

28. C. Liu, Y. Yang, Y. Gao, C. Shen, B. Ju, C. Liu, X. Tang, J. Wei, X. Ma, W. Liu, bioRxiv (2020).

29. K. Simonyan, A. Vedaldi, A. Zisserman, arXiv preprint arXiv, 1312.6034 (2013).

30. C. Carlomagno, D. Bertazioli, A. Gualerzi, S. Picciolini, P. Banfi, A. Lax, E. Messina, J. Navarro, L. Bianchi, A. Caronni, Sci. Rep., 11, 1–13 (2021).

31. H. Jinglin, Z. Minjie, L. Wei, C. Guo, N. Shuang, N. Gao, L. Zeyu, Z. Zongqing, H. Zhibing, L. Bo, Qiangjiguang Yu Lizishu, 32, 069001-069002 (2020).

32. J. E. Sanchez, S. A. Jaramillo, E. Settles, J. J. V. Salazar, A. Lehr, J. Gonzalez, C. R. Aranda, H. R. Navarro-Contreras, M. O. Raniere, M. Harvey, RSC Adv., 11, 25788–25794 (2021).

33. G. Yin, L. Li, S. Lu, Y. Yin, Y. Su, Y. Zeng, M. Luo, M. Ma, H. Zhou, L. Orlandini, J. Raman Spectrosc., 52, 949–958 (2021).

Источник

Информация

Автор

Mo W. Исследовательский центр лазерного синтеза Китайской академии инженерной физики; Университет Цинхуа
Wen J. Исследовательский центр лазерного синтеза Китайской академии инженерной физики; Университет Цинхуа
Huang J. Исследовательский центр лазерного синтеза Китайской академии инженерной физики
Yang Y. Исследовательский центр лазерного синтеза Китайской академии инженерной физики
Zhou M. Исследовательский центр лазерного синтеза Китайской академии инженерной физики
Ni S. Исследовательский центр лазерного синтеза Китайской академии инженерной физики
Le W. Исследовательский центр лазерного синтеза Китайской академии инженерной физики
Wei L. Исследовательский центр лазерного синтеза Китайской академии инженерной физики
Qi D. Исследовательский центр лазерного синтеза Китайской академии инженерной физики
Wang S. Исследовательский центр лазерного синтеза Китайской академии инженерной физики
Su J. Исследовательский центр лазерного синтеза Китайской академии инженерной физики
Wu Y. Исследовательский центр лазерного синтеза Китайской академии инженерной физики
Zhou W. Исследовательский центр лазерного синтеза Китайской академии инженерной физики
Du K.
Wang X. Университет Цинхуа
Zhao Z. Исследовательский центр лазерного синтеза Китайской академии инженерной физики

Страницы

Год издания

2022

Ключевые слова

Коллекции

Журнал прикладной спектроскопии

Похожие публикации

Источник

Информация