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Deep-learning for structure-based discovery of adaptive immune receptors

Descrizione del progetto

L’apprendimento profondo consente di progettare recettori immunitari adattativi specifici per gli epitopi

A differenza del sistema immunitario innato, il sistema immunitario adattativo è altamente specializzato. Si rivolge all’agente patogeno specifico che causa l’infezione e lo «ricorda» per una protezione di lunga durata. Questo attacco mirato si basa sui recettori immunitari adattativi (AIR, Adaptive Immune Receptors) e sulle loro interazioni con parti specifiche degli antigeni chiamate epitopi. I metodi attuali per la mappatura degli epitopi sono costosi e a basso rendimento. Il progetto AIRstructure, finanziato dal CER, affronterà questi problemi sfruttando le competenze dei ricercatori nella modellazione delle interazioni proteina-proteina, comprese le interazioni AIR-antigene, e nel deep learning geometrico profondo. I modelli accurati e ad alto rendimento che ne deriveranno consentiranno la modellizzazione strutturale delle interazioni AIR-antigene, la progettazione di AIR epitopo-specifici e la previsione della specificità basata sulla struttura per l’estrazione di ampi repertori di AIR.

Obiettivo

B- and T- cell adaptive immune receptor (AIR) repertoires are highly diverse, enabling response to a wide range of pathogens. While sequencing of an individual's immune repertoires is becoming common, our ability to convert these datasets into comprehensive antigen exposure information to inform clinical decisions is limited. The major challenges are to identify the antigens recognized by B-cell and T-cell immune receptors (BCRs/antibodies and TCRs), model their structures and determine their epitopes. Experimental approaches for epitope mapping are costly and low-throughput. While deep learning-based models have revolutionized structural biology by predicting highly accurate structures of proteins and protein complexes, they rely on multiple sequence alignments (MSAs) that are not available for the AIR-antigen interactions. Recently, my group has designed geometric deep learning models for AIR structure modeling and for epitope prediction without MSA.
In this project, I will build on my expertise in modeling protein-protein interactions, including AIR-antigen, and in geometric deep learning to develop accurate and high-throughput models that address the specific challenges of AIR-antigen systems.
My main goals are to develop deep learning-based models for: (i) accurate and high-throughput end-to-end structure modeling of AIR-antigen interactions; (ii) design of epitope-specific AIRs for targeting broadly neutralizing epitopes and optimized antigenicity profiles; and (iii) structure-based specificity prediction for mining large AIR repertoires.
These approaches will advance the analysis of immune repertoires, improve our understanding of immune response, and enable designing vaccines and therapeutics with broad specificity and resistance to antigenic mutations. Moreover, the methods will empower the cancer epitope discovery and the detection of autoimmune receptors.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito di questo schema di finanziamento

Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2024-COG

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Istituzione ospitante

THE HEBREW UNIVERSITY OF JERUSALEM
Contributo netto dell'UE
€ 2 000 000,00
Indirizzo
EDMOND J SAFRA CAMPUS GIVAT RAM
91904 Jerusalem
Israele
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 2 000 000,00

Beneficiari (1)