Molecular k-mer Images with Vision Transformers for Blood–Brain Barrier Permeability Prediction

  • Giovanna A. P. Soares UFRN
  • Hannah I. da S. Marques UFRN
  • Raquel de M. Barbosa UFRN
  • Marcelo A. C. Fernandes UFRN

Resumo


A predição da permeabilidade da barreira hematoencefálica (BBB) é um problema importante no desenvolvimento de fármacos, pois determina se uma molécula consegue alcançar o sistema nervoso central. Este trabalho propõe uma abordagem baseada na geração de representações visuais moleculares derivadas de sequências SMILES. Inicialmente, as moléculas são tokenizadas e utilizadas para construir matrizes de contagem de k-mers (MC), posteriormente convertidas em imagens denominadas Molecule Image Representations (MIR). Essas imagens são processadas por um modelo Vision Transformer (ViT), responsável por extrair embeddings moleculares utilizados por classificadores supervisionados. Experimentos conduzidos nos datasets BBBP e B3DB demonstraram que a abordagem proposta produz resultados competitivos em termos de AUC, alcançando 0,9281 no BBBP (SVM) e 0,9125 no B3DB (RF). Os resultados indicam que os embeddings gerados pelo ViT capturam características estruturais relevantes das moléculas. Além disso, o ajuste fino parcial do modelo contribui para melhorar a qualidade das representações aprendidas. De forma geral, o método apresenta uma alternativa simples e eficaz às abordagens baseadas em grafos moleculares e descritores físico-químicos extensivos.

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Publicado
19/10/2026
SOARES, Giovanna A. P.; MARQUES, Hannah I. da S.; BARBOSA, Raquel de M.; FERNANDES, Marcelo A. C.. Molecular k-mer Images with Vision Transformers for Blood–Brain Barrier Permeability Prediction. In: ENCONTRO NACIONAL DE INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL E COMPUTACIONAL (ENIAC), 23. , 2026, Cuiabá/MT. Anais [...]. Porto Alegre: Sociedade Brasileira de Computação, 2026 . p. 85-96. ISSN 2763-9061. DOI: https://doi.org/10.5753/eniac.2026.28684.

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