既知の抗体データベースに頼らず、AIで免疫応答を追跡 ~抗体言語モデルと時系列BCRレパトア解析を統合した「LM-QASAS」を開発~

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2026-09-09 神戸大学

本研究は、既知の抗原特異的抗体データベースに依存せず、抗体言語モデルと時系列B細胞受容体(BCR)レパトア解析を組み合わせて、ワクチン接種などによる免疫応答を追跡する「LM-QASAS」を開発したものです。抗体重鎖CDR-H3配列をAbLang2で480次元の埋め込み表現に変換し、接種前は疎でピーク時に密集し、その後減少する配列集団を抗原応答候補として抽出します。SARS-CoV-2関連10名の解析では、抽出候補に既知抗体と類似する配列がランダム抽出より高率に含まれました。さらに、他者のデータから作った疑似参照データベースにより、個人の免疫応答の上昇・ピーク・低下を追跡できました。一方、ランダム法との差が統計的に有意でない場合や、インフルエンザで明瞭な動態を捉えられないなどの課題も残ります。今後、ワクチン評価、感染症、自己免疫疾患、がん免疫などへの応用が期待されます。

既知の抗体データベースに頼らず、AIで免疫応答を追跡 ~抗体言語モデルと時系列BCRレパトア解析を統合した「LM-QASAS」を開発~

<関連情報>

LM-QASAS:抗体言語モデルを用いたBCRレパートリーからの抗原特異的配列の参照フリー同定 LM-QASAS: reference-free identification of antigen-specific sequences from the BCR repertoire using antibody language models

Genki Masuda,Yohei Funakoshi,Shunsuke Iizumi,Kimikazu Yakushijin,Goh Ohji,Hironobu Minami,Masahito Ohue
Frontiers in Immunology  Published:30 July 2026
DOI:https://doi.org/10.3389/fimmu.2026.1844788

Abstract

The B-cell receptor (BCR) repertoire serves as a historical record of immunological events. However, deciphering antigen-specific sequences from this vast dataset remains a challenge, particularly for novel pathogens where prior knowledge is absent. While time-course analysis methods such as QASAS have proven effective for tracking immune responses, they rely on existing antibody databases, limiting their applicability to emerging diseases. To overcome this limitation, we introduce LM-QASAS, a reference-free computational framework that integrates antibody language models (AbLMs) with longitudinal repertoire dynamics. By mapping sequences into a high-dimensional semantic embedding space, LM-QASAS identifies clusters of functionally convergent sequences that are semantically similar and exhibit transient expansion upon immune stimulation. In a SARS-CoV-2 cohort, candidate sequences extracted by LM-QASAS were enriched for overlap with the CoV-AbDab neutralizing-antibody database relative to a random baseline. Leave-one-out cross-validation showed that these reference-free databases could reconstruct longitudinal immune-response dynamics in unseen individuals without external references. Conversely, the method showed limited sensitivity in an influenza vaccine cohort, indicating that the approach is most effective under conditions of robust, synchronized clonal expansion, such as those induced by mRNA vaccination. LM-QASAS provides a rapid, reference-free approach for monitoring humoral immunity against emerging threats.

細胞遺伝子工学
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