论文

临床试验结果预测比较BioBERT和BioMistral冻结探针与微调

Advancing Clinical Trial Outcome Prediction with Domain-Specific Large Language Models

应用与实践结构化分析、预测与决策

摘要

临床试验失败是有效药物开发的主要障碍,会产生大量成本并延迟患者获得有效治疗。分层交互网络 (HINT) 等结构化方法通过明确模拟药物、疾病和方案之间的相互作用来预测试验结果,但在试验注册中对自由文本的使用有限。我们评估了两个特定领域语言模型 BioBERT(108M 参数)和 BioMistral(7B 参数),用于 TOP 基准(12,477 项试验)的阶段级结果预测,将每个试验表示为从十个 ClinicalTrials.gov 字段构建的文本。我们将微调(BioBERT 的全量微调,BioMistral 的低秩适配(LoRA))与探测进行比较,其中预训练的模型被冻结,并仅在其嵌入之上训练轻量分类器。在每个阶段的测试集上,所有四种语言模型变体都获得了比已发布的 HINT 结果更高的 ROC-AUC (0.613--0.772) 和 PR-AUC (0.649--0.901),对应于相对 PR-AUC 增益 10--20%。 F1 差异较小,且优劣不一致,并且没有模型(包括 HINT)明显超过预测每次试验成功的简单分类器的 F1。在测试的配置下,探测的执行情况与微调相当:微调模型在 I 期和 II 期的 ROC-AUC 和 PR-AUC 上得分最高,而冻结的 BioMistral 嵌入在 III 期得分最高(ROC-AUC 0.772;PR-AUC 0.901),尽管变体之间的大多数差异低于 0.03 并且未进行显著性检验。这些结果表明,预训练的生物医学表示已经编码了与试验结果相关的信号,并且探测是针对此任务进行微调的计算成本更低的替代方案。

2610.41710v1:论文原图
图 1:临床试验结果预测流程。试验记录从 ClinicalTrials.gov 解析、清理和标记化,然后用于在冻结的语言模型嵌入上训练分类器(探测,顶部)或端到端微调语言模型(底部)。橙色组件经过训练;蓝色成分被冻结。缩写:LoRA,低秩适应; MLP,多层感知器; PR-AUC,精确率-召回率曲线下的面积; ROC-AUC,受试者工作特征曲线下面积; XML,可扩展标记语言。