王泰中1,2,钟青庐2,张珊2,吴毅剑2,李金辉2,庄齐2,吴松1,2,3,4,付蕾2,4
1.安徽医科大学第二临床医学院
2.深圳大学附属华南医院医学人工智能研究所
3.深圳大学附属华南医院泌尿外科
4.深圳大学电子与信息工程学院
WANG Taizhong1,2,ZHONG
Qinglu2,ZHANG Shan2,WU
Yijian2,LI Jinhui2,ZHUANG
Qi2,WU Song1,2,3,4*,FU
Lei2,4*
1.The Second Clinical College of Anhui Medical University
2.Institute of Medical Artificial Intelligence, South China Hospital, Medical School, Shenzhen University
3.Department of Urology, South China Hospital, Shenzhen University 4.College of Electronics and Information Engineering, Shenzhen University
摘要: 针对黑色素瘤抗原肽与主要组织相容性复合体结合亲和力不足,疫苗疗效受限的问题,须建立基于物理与人工智能交互的协同优化框架,以高效筛选高亲和力候选肽段. 以PRAME190-198肽段及HLA-A*11:01复合物为研究对象,利用自由能微扰(FEP)精确量化抗原的氨基酸突变对结合自由能的影响,并驱动FEPaML模型进行多轮优化学习;应用该抗原优化框架对海量抗原突变组合进行高通量预测与排序,并运用分子动力学模拟的自由能微扰计算对机器学习模型预测的抗原进行验证. 自由能微扰的精确物理数据校正后的机器学习模型FEPaML可以高效、准确地进行抗原的优化设计,并能够捕捉多位点突变的非线性组合效应;筛选出的最佳三突变体I7F-E8S-K9R的相对结合自由能低至-24.43 kJ·mol-1,其结合亲和力较野生型显著提升. 该方法实现了抗原肽亲和力的高效、精准优化,能够显著降低筛选成本与周期,为黑色素瘤个体化疫苗设计提供理论依据与技术支持.
中图分类号:
TrendMD: