靶向PD1/PD-L1通路的虚拟噬菌体展示模型构建与实验验证

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61571095
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    67.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0124.生物电子学与生物信息处理
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Phage display is an effective technique to obtain peptides and proteins with specific affinities to any given target. It has been widely used in basic and applied studies on biomedicine. Tumor has become the most serious threat to human health; screening for biodrugs targeting the PD1/PD-L1 pathway has been an increasingly hot topic in the field of the cancer research. Based on our previous experience of bioinformatical and experimental study on phage display, in this project, we want to: (1) develop software for simulating peptide libraries; (2) obtain a lot of antagonistic peptides for PD1 and PD-L1 through 2nd generation sequencing phage display and peptide chip technology; (3) construct optimized models through multiple machine learning methods with various features extracted from the data obtained; (4) screen several virtual peptide libraries computationally against PD1 and PD-L1 model; (5) verify the virtual panning results with molecular dynamics simulation and detection using enzyme-linked immunosorbent assay, quartz crystal microbalance, and surface plasmon resonance; (6)implement two online in silico phage display systems resembling PD1 and PD-L1 respectively. The project described above is trying to build a new paradigm for computer-aided biodrugs screening. The panning results are promising candidates for the development of anti-cancer drugs. Thus, this proposal is scientifically significant.
噬菌体展示是一种淘选具有特定亲和力的多肽或蛋白质的现代分子生物学技术,已广泛用于生物医药相关基础与应用转化研究。肿瘤是人类健康的最大威胁;靶向PD1/PD-L1通路的生物药物淘选是癌症研究的前沿热点。本项目将在我们长期从事噬菌体展示生物信息学与实验研究的基础上,开发肽库模拟程序;通过二代测序噬菌体展示与多肽芯片实验,大量获得PD1、PD-L1拮抗肽;进而采用多种特征与机器学习方法,构建、优化靶向PD1/PD-L1通路的计算淘选模型并对多种虚拟肽库进行筛选;接着通过分子动力学计算及酶联免疫、石英晶体微天平、表面等离子体共振等实验对虚拟淘选结果进行多重校验;最终根据计算与实验反馈,优化整合出在线的虚拟噬菌体展示模式系统,实现PD1、PD-L1拮抗肽的低成本、高效率获取。该研究可望建立一种新的计算机辅助生物药物淘选研究范式,具有重要的科学意义;淘到的多肽可望开发为抗肿瘤新药,具有广泛的应用前景。

结项摘要

噬菌体展示是一种淘选具有特定亲和力的多肽或蛋白质的现代分子生物学技术,已广泛用于生物医药相关基础与应用转化研究。肿瘤是人类健康的最大威胁;靶向PD1/PD-L1通路的生物药物淘选是癌症研究的前沿热点。本项目进一步升级完善了BDB生物淘选数据库,开发了SABinder、PSBinder、PhD7Faster2.0等一系列生物淘选噪声检测方法,集成整合为生物淘选实验结果假阳性多肽检测软件包SAROTUP3.0。我们提供的生物淘选数据库及生物淘选数据检测服务有助于使用噬菌体展示技术进行基础研究与应用开发,具有重要意义。作用实现了虚拟肽库定制程序,搭建了基于链亲和素的虚拟噬菌体展示模式系统框架。以PD1、PD-L1为靶标,通过二代测序噬菌体展示技术获得了大量数据,构建了PD1、PD-L1淘选富集后的多肽数据集。采用二进制编码、单氨基酸组成、二肽组成、CTD、方差分析、主成分分析等多种特征提取与选择方法,支持向量机、朴素贝叶斯网络、K近邻、随机森林、卷积网络等进行机器学习,然而模型性能均欠佳,难以预测PD1富集肽、PD-L1富集肽,未能实现PD1及PD-L1富集肽的低成本、高效率获取。本项目努力推动噬菌体展示技术从体外、体内到计算机的发展,但离建立一种计算机辅助生物药物淘选研究的新范式还有很大差距,需要进一步总结经验教训,深入研究。

项目成果

期刊论文数量(17)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
CasPDB: an integrated and annotated database for Cas proteins from bacteria and archaea
CasPDB:来自细菌和古细菌的 Cas 蛋白的集成注释数据库
  • DOI:
    10.1093/database/baz093
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Database-The Journal of Biological Databases and Curation
  • 影响因子:
    5.8
  • 作者:
    Tang Zhongjie;Chen ShaoQi;Chen Ang;He Bifang;Zhou Yuwei;Chai Guoshi;Guo FengBiao;Huang Jian
  • 通讯作者:
    Huang Jian
Use of a 6-miRNA panel to distinguish lymphoma from reactive lymphoid hyperplasia
使用 6-miRNA 组合区分淋巴瘤和反应性淋巴组织增生
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    39.3
  • 作者:
    Juanjuan Kang;Sisi Yu;Song Lu;Guohui Xu;Jiang Zhu;Na Yan;Delun Luo;Kai Xu;Zhihui Zhang;Jian Huang
  • 通讯作者:
    Jian Huang
Biopanning data bank 2018: hugging next generation phage display
2018年生物淘选数据库:拥抱下一代噬菌体展示
  • DOI:
    10.1093/database/bay032
  • 发表时间:
    2018-01-01
  • 期刊:
    Database-The Journal of Biological Databases and Curation
  • 影响因子:
    5.8
  • 作者:
    He B;Jiang L;Duan Y;Chai G;Fang Y;Kang J;Yu M;Li N;Tang Z;Yao P;Wu P;Derda R;Huang J
  • 通讯作者:
    Huang J
Computational Design of Antiangiogenic Peptibody by Fusing Human IgG1 Fc Fragment and HRH Peptide: Structural Modeling, Energetic Analysis, and Dynamics Simulation of Its Binding Potency to VEGF Receptor.
融合人 IgG1 Fc 片段和 HRH 肽的抗血管生成肽体的计算设计:其与 VEGF 受体结合效力的结构建模、能量分析和动力学模拟。
  • DOI:
    10.7150/ijbs.24582
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    International Journal of Biological Sciences
  • 影响因子:
    9.2
  • 作者:
    Ning Lin;Li Zhongyan;Bai Zhengya;Hou Shasha;He Bifang;Huang Jian;Zhou Peng
  • 通讯作者:
    Zhou Peng
CISI: A Tool for Predicting Cross-interaction or Self-interaction of Monoclonal Antibodies Using Sequences
CISI:使用序列预测单克隆抗体交叉相互作用或自身相互作用的工具
  • DOI:
    10.1007/s12539-019-00330-1
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Interdisciplinary Sciences, Computational Life Sciences
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Dzisoo Anthony Mackitz;He Bifang;Karikari Rita;Agoalikum Elijah;Huang Jian
  • 通讯作者:
    Huang Jian

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其他文献

改性聚醚砜复合膜的制备及对腐殖酸去除性能研究 Fabrication of the Modified Polyethersulfone Nanocomposite Membrane for the Humic Acid Separation
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    韩守臣
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
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  • 通讯作者:
    黄健
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  • 通讯作者:
    原田孝
昌吉州气象干旱特征及其对农业生产的影响分析
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    黄健

其他文献

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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