ProteinVAE: Variational AutoEncoder for Translational Protein Design
Notice bibliographique
Résumé
Abstract There have recently been rapid advances in deep learning models for protein design. To demonstrate proof-of-concept, these advancements have focused on small proteins with lots of data for training. This means that they are often not suitable for generating proteins with the most potential for high clinical impact –due to the additional challenges of sparse data and large size many therapeutically relevant proteins have. One major application that fits this category is gene therapy delivery. Viral vectors such as Adenoviruses and AAVs are a common delivery vehicle for gene therapy. However, environmental exposure means that most people exhibit potent pre-existing immune responses to many serotypes. This response, primarily driven by neutralizing antibodies, also precludes repeated administration with the same serotype. Rare serotypes, serotypes targeting other species, and capsid engineering, have all been deployed in the service of reducing neutralization by pre-existing antibodies. However, progress has been very limited using conventional methods and a new approach is urgently needed. To address this, we developed a variational autoencoder that can generate synthetic viral vector serotypes without epitopes for pre-existing neutralizing antibodies. A compact generative computational model was constructed, with only 12.4 million parameters that could be efficiently trained on the limited natural sequences (e.g., 711 natural Adenovirus hexon sequences with average length of 938 amino acids). In contrast to the current state-of-the-art, the model was able to generate high-quality Adenovirus hexon sequences that were folded with high confidence by Alphafold2 to produce structures essentially identical to natural hexon structures. Molecular dynamics simulations confirmed that the structures are stable and protein–protein interfaces are intact. Local secondary structure and local mobility is also comparable with natural serotype behavior. Our model could be used to generate a broad range of synthetic adenovirus serotype sequences without epitopes for pre-existing neutralizing antibodies in the human population. It could be used more broadly to generate different types of viral vector, and any large, therapeutically valuable proteins, where available data is sparse.
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 machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».