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Enregistrement W4323350175 · doi:10.1101/2023.03.04.531110

ProteinVAE: Variational AutoEncoder for Translational Protein Design

2023· preprint· en· W4323350175 sur OpenAlexaff
Suyue Lyu, Shahin Sowlati‐Hashjin, Michael Garton

Notice bibliographique

RevuebioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory) · 2023
Typepreprint
Langueen
DomaineBiochemistry, Genetics and Molecular Biology
ThématiqueVirus-based gene therapy research
Établissements canadiensUniversity of Toronto
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésCapsidAutoencoderComputational biologyComputer scienceSerotypeEpitopeVirologyNeutralizing antibodyAdenoviridaeArtificial intelligenceGenetic enhancementDeep learningBiologyAntibodyGeneVirusGenetics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

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 enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,007
Score d'incertitude au seuil0,013

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,001

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.

Tête enseignante Opus0,041
Tête enseignante GPT0,278
Écart entre enseignants0,237 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations11
Publié2023
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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