Large Language Model–Enhanced Drug Repositioning Knowledge Extraction via Long Chain-of-Thought: Development and Evaluation Study
Notice bibliographique
Résumé
Background: Drug repositioning is a pivotal strategy in pharmaceutical research, offering accelerated and cost-effective therapeutic discovery. However, biomedical information relevant to drug repositioning is often complex, dispersed, and underutilized due to limitations in traditional extraction methods, such as reliance on annotated data and poor generalizability. Large language models (LLMs) show promise but face challenges such as hallucinations and interpretability issues. Objective: This study proposed long chain-of-thought for drug repositioning knowledge extraction (LCoDR-KE), a lightweight and domain-specific framework to enhance LLMs' accuracy and adaptability in extracting structured biomedical knowledge for drug repositioning. Methods: A domain-specific schema defined 11 entities (eg, drug, disease) and 18 relationships (eg, treats, is biomarker of). Following the established schema architecture, we constructed automatic annotation based on 10,000 PubMed abstracts via chain-of-thought prompt engineering. A total of 1000 expert-validated abstracts were curated into a drug repositioning corpus, a high-quality specialized corpus, while the remaining entries were allocated for model training purposes. Then, the proposed LCoDR-KE framework combined supervised fine-tuning of the Qwen2.5-7B-Instruct model with reinforcement learning and dual-reward mechanisms. Performance was evaluated against state-of-the-art models (eg, conditional random fields, Bidirectional Encoder Representations From Transformers, BioBERT, Qwen2.5, DeepSeek-R1, OpenBioLLM-70B, and model variants) using precision, recall, and F1-score. In addition, the convergence of the training method was assessed by analyzing performance progression across iteration steps. Results: LCoDR-KE achieved an entity F1 of 81.46% (eg, drug 95.83%, disease 90.52%) and triplet F1 of 69.04%, outperforming traditional models and rivaling larger LLMs (DeepSeek-R1: entity F1=84.64%, triplet F1=69.02%). Ablation studies confirmed the contributions of supervised fine-tuning (8.61% and 20.70% F1 drop if removed) and reinforcement learning (6.09% and 14.09% F1 drop if removed). The training process demonstrated stable convergence, validated through iterative performance monitoring. Qualitative analysis of the model's chain-of-thought outputs showed that LCoDR-KE performed structured and schema-aware reasoning by validating entity types, rejecting incompatible relations, enforcing constraints, and generating compliant JSON. Error analysis revealed 4 main types of mistakes and challenges for further improvement. Conclusions: LCoDR-KE enhances LLMs' domain-specific adaptability for drug repositioning by offering an open-source drug repositioning corpus and a long chain-of-thought framework based on a lightweight LLM model. This framework supports drug discovery and knowledge reasoning while providing scalable, interpretable solutions applicable to broader biomedical knowledge extraction tasks.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».