Epitope-TCR Interaction Prediction with Deep Learning based on Sequence and Physicochemical Properties
Notice bibliographique
Résumé
Immune system cells are capable of defending our body from attack by a pathogen if they succeed to recognize the pathogen as a threat before its attack. The recognition of chewed up fragments of the antigen (epitope) by immune system cells (TCR) can be predicted by successful epitope-TCR recognition. However, testing numerous epitope-TCR sequences experimentally for interaction is very time and resource consuming. Predicting this interaction computationally before testing them in the laboratory can help with effective vaccination and personalized healthcare. In this study, I addressed the interaction prediction task in the unseen epitope setting by developing a pairwise combination based model, and in the unseen TCR setting by developing an ensemble learning model with sequence based calculations. In the pairwise combination based model for unseen epitope-TCR interaction prediction, the pairwise epitope and TCR sequences are used simultaneously to generate images like features using absolute difference and vector outer product of constituent amino acid's physicochemical properties. The best performing physicochemical properties have been selected and found to exhibit much higher performance in comparison to the existing unseen epitope prediction models. The absolute difference based model produced an AUC of 0.64 with only two best performing physicochemical properties, namely, Hydrophobicity and Net Charge Index. The vector outer product based model produced an AUC of 0.60 with the same two properties. Furthermore, the model achieved an AUC of 0.82 by combining both types of features while the best competing model had an AUC of 0.55 for similar setting and dataset. In the ensemble learning model for predicting unseen TCR-epitope interactions, the features were generated using physicochemical property vector, one hot vector, and ProtBERT embedding vector. During the model training, the equally-long sequences were created by zero padding and a masking strategy is adopted to mitigate the noises which may have been introduced by the zero padding. The best performing models using physicochemical property vector, one hot vector, and ProtBERT embedding vector achieved AUC values of 0.74, 0.78 and 0.77, respectively. Moreover, the ensemble learning model based on the individually predicted posterior probabilities achieved an AUC of 0.79, which is convincingly better than the existing best performing methods.
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 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 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 ».