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Learning the interaction rules of antibody-antigen binding

Projektbeschreibung

Regeln für die Interaktion zwischen Antikörpern und Antigenen für Fortschritte bei der Entwicklung von Impfstoffen

Die Antikörper-Antigen-Bindung ist für monoklonale Antikörper und Impfstoffe von grundlegender Bedeutung. Um die Entdeckung von Therapeutika zu beschleunigen, muss das In-silico-Design von Antikörpern und Antigenen entwickelt und gleichzeitig die Herausforderung der Vorhersage von Antikörper-Antigen-Bindungsinteraktionen bewältigt werden. Derzeit ist die Prognosefähigkeit für die Antikörper-Antigen-Bindung begrenzt, und die Regeln für diese Wechselwirkungen sind noch weitgehend unbekannt. Das ERC-finanzierte Projekt AB-AG-INTERACT zielt darauf ab, eine Hochdurchsatz-Screening-Methode für mehr als 1 000 Antikörper-Paratop-mutierte Varianten zu entwickeln, die an mehr als 1 000 Antigen-Epitop-mutierte Varianten binden, wodurch Daten für mehr als 1 Million Antikörper-Antigen-Bindungspaare gewonnen werden. Damit wird die große Lücke bei den Sequenz- und Strukturdaten geschlossen. Die Ergebnisse werden zu einem tieferen Verständnis dieser Regeln beitragen und das In-silico-Design von Antikörpern und Impfstoffen vorantreiben.

Ziel

Antibody-antigen binding is the basis of two fundamental biotherapeutic pillars: monoclonal antibodies (1) and vaccines (2). To accelerate therapeutics discovery, we need to perform antibody (Ab) and antigen (Ag) design in silico. Specifically, we need to address a fundamental immuno-biotechnological challenge: understanding the interaction rules that predict Ab-Ag binding. Solving this challenge demands the convergence of biotechnology, computational structural biology, and machine learning (ML). My lab is one of the few worldwide to have this transdisciplinary expertise.

Research problem: Currently, the predictive performance of Ab-Ag binding is poor, and an understanding of the underlying rules of Ab-Ag binding is mostly absent. We previously showed that both unprecedentedly large datasets (>10^5 Ab-Ag sequence pairs) and extensive structural information on the Ab-Ag binding interface (paratope, epitope) are needed to increase prediction accuracy and recover binding rules.

Targeted breakthrough: To address the lack of large-scale Ab-Ag sequence and structural data, we will develop a method for high-throughput screening of >10^3 Ab paratope-mutated variants binding to >10^3 of Ag epitope-mutated variants, generating sequence data of Ab-Ag binding pairs at an unprecedented scale (>10^6 sequence Ab-Ag pairs). Structural information of the entirety of the sequence-based Ab-Ag binding data will be generated by building and innovating on recent breakthroughs in computational structural biology. To derive Ab-Ag interaction rules from the generated data, we will develop ML techniques for Ab-Ag binding prediction and rule recovery. We will demonstrate experimentally that we have begun to understand Ab-Ag interaction rules.

Impact: The proposed research generates the exact data necessary to recover the rules of Ab-Ag binding and provides a first groundbreaking insight into those rules, moving us closer to in silico on-demand antibody and vaccine design.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Alle im Rahmen dieses Finanzierungsinstruments finanzierten Projekte anzeigen

Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) ERC-2023-COG

Alle im Rahmen dieser Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen finanzierten Projekte anzeigen

Gastgebende Einrichtung

UNIVERSITETET I OSLO
Netto-EU-Beitrag
€ 2 000 000,00
Adresse
PROBLEMVEIEN 5-7
0313 Oslo
Norwegen
Region
Norge Oslo og Viken Oslo
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
€ 2 000 000,00

Begünstigte (1)