WO2024080783A1 - Apparatus and method for generating tcr information corresponding to pmhc using artificial intelligence technology - Google Patents

Apparatus and method for generating tcr information corresponding to pmhc using artificial intelligence technology Download PDF

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WO2024080783A1
WO2024080783A1 PCT/KR2023/015730 KR2023015730W WO2024080783A1 WO 2024080783 A1 WO2024080783 A1 WO 2024080783A1 KR 2023015730 W KR2023015730 W KR 2023015730W WO 2024080783 A1 WO2024080783 A1 WO 2024080783A1
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amino acid
learning
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송성재
함박눈
서정한
임채열
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주식회사 네오젠티씨
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    • G01N2333/70539MHC-molecules, e.g. HLA-molecules

Definitions

  • This disclosure relates to artificial intelligence technology, and more specifically, to analyzing the relationship between peptide-major histocompatibility complex (pMHC) and T Cell Receptor (TCR) using artificial intelligence technology.
  • pMHC peptide-major histocompatibility complex
  • TCR T Cell Receptor
  • MHC molecules The major histocompatibility complex is a locus that encodes ‘MHC molecules’ that function in the immune system.
  • MHC molecules can be of type 1 (class I) and type 2 (class II).
  • An immunopeptidome refers to a set of peptides expressed on the surface of a cell.
  • an immunopeptidome may refer to a combination of peptides associated with MHC.
  • HLA Human Leukocyte Antigen
  • MHC Major Histocompatibility Complex
  • HLA a product of the MHC gene
  • HLA is the second most important antigen after the ABO blood group in the survival of the transplanted organ in solid organ transplantation.
  • HLA is known to play the most important role in the success or failure of bone marrow transplantation. Therefore, immunological recognition of HLA differences can be considered the first step in rejection action against transplanted tissue.
  • HLA and antibodies play an important role in the occurrence of various side effects such as platelet transfusion refractoriness, febrile non-hemolytic transfusion side effects, acute lung injury, and post-transfusion graft-versus-host disease.
  • HLA like MHC
  • Class I can be broadly classified into Class I and Class II.
  • Class I is classified into HLA-A, HLA-B, and HLA-C and is expressed in most nucleated cells and platelets. When cytotoxic T cells recognize and eliminate virus-infected cells or tumor cells, they recognize antigens. ) is essential.
  • HLA Class II is classified into HLA-DR, HLA-DQ, and HLA-DP and is expressed in B cells, monocytes, dendritic cells, and activated T cells. It interacts with the antigen receptor of helper T cells to induce cellular It is known to be essential for inducing humoral immune responses and recognizing antigens expressed on antigen-presenting cells.
  • HLA is a gene that shows the greatest polymorphism among genes possessed by humans, and differences in frequency also exist among races and ethnicities.
  • T cells When a peptide derived from an infectious microorganism-derived protein or a cancer cell-specific protein binds to MHC and is presented on the cell surface, T cells recognize it and trigger an immune response to eliminate the infected cell or cancer cell. In this way, T cells are key regulators (players) that determine specific immune responses to foreign substances that do not exist in the normal human body. Therefore, prediction of TCR (T Cell Receptor) binding to pMHC can be used in the development of personalized vaccines to prevent infectious diseases or cancer.
  • TCR T Cell Receptor
  • the present disclosure has been made in response to the above-described background technology, and is intended to predict or identify TCRs capable of binding pMHC in a more efficient manner and/or more accurately.
  • a method for training an artificial intelligence-based prediction model performed by a computing device includes: first input data corresponding to a Major Histocompatibility Complex (MHC), second input data corresponding to a peptide, and CDR3 of the MHC and a T Cell Receptor (TCR) corresponding to the peptide.
  • MHC Major Histocompatibility Complex
  • TCR T Cell Receptor
  • the first input data includes amino acids of a first sequence corresponding to the MHC
  • the second input data includes amino acids of a second sequence corresponding to the peptide
  • the third input data includes amino acids of a third sequence corresponding to the CDR3
  • generating a learning data set by performing preprocessing including a grouping process and a segmenting process on the first input data, the second input data, and the third input data
  • the artificial intelligence-based prediction model generates a prediction result including the third input data from the first input data and the second input data. It may include a learning step.
  • the prediction result may further include type V and type J of the TCR corresponding to the first input data and the second input data.
  • the grouping process may generate tokens with a length corresponding to each of the different length amino acid sequences by analyzing the frequency of occurrence for each of the different length amino acid sequences.
  • the grouping process includes: generating a first token group for a first set of amino acid sequences obtained by analyzing the frequency of occurrence for amino acid sequences having a first length; and a second set obtained by analyzing the frequency of occurrence of amino acid sequences having a second length shorter than the first length, with the amino acid sequences of the first set included in the first group excluded. It may include generating a second token group containing amino acid sequences. And tokens included in the first token group may have the first length and tokens included in the second token group may have the second length.
  • the frequency of occurrence is: a value that quantitatively represents the probability of a specific amino acid sequence being found within one CDR3 sequence; Alternatively, it may include a value that quantitatively represents the ratio of the number of times a specific amino acid sequence is found in all CDR3s to the total number of CDR3s.
  • tokenization may be performed on each of the first input data, the second input data, and the third input data based on the tokens generated by the grouping process.
  • the segmenting process includes a first learning process comprising first tokens corresponding to the first input data and third tokens corresponding to the third input data with a separator token in between.
  • a second learning data set including second tokens corresponding to the second input data and third tokens corresponding to the third input data can be generated with the data set and the separator token interposed therebetween.
  • the third tokens are used as correct answer data in the learning process of the prediction model, and the first learning data set and the second learning data set can be learned by different artificial intelligence networks within the prediction model. .
  • the segmentation process includes first tokens corresponding to the first input data, second tokens corresponding to the second input data, and between the first tokens and the second tokens.
  • Generating a third training data set including a first delimiter token located, third tokens corresponding to the third input data, and a second delimiter token located between the second tokens and the third tokens. can do.
  • the third tokens can be used as correct answer data in the learning process of the prediction model.
  • the grouping process includes: obtaining a CDR3 list from an external database or a database included in the computing device; For each set of amino acids whose amino acid sequence length is K, determining a first frequency of occurrence in the CDR3 list; Among the sets of amino acids whose length of the amino acid sequence is K, determining a first set of amino acids whose first frequency of occurrence is equal to or greater than a first predetermined threshold; For each set of amino acids whose length of amino acid sequence is K-1, determining a second frequency of occurrence in the CDR3 list; Among the sets of amino acids whose length of the amino acid sequence is K-1, determining a second set of amino acids whose second frequency of occurrence is equal to or greater than a second predetermined threshold; and performing tokenization with a length of K for the first set of amino acids and performing tokenization with a length of K-1 for the second set of amino acids.
  • K is a natural number of 2 or more, and the first threshold value and the second threshold value may have the same or
  • the step of determining the second frequency of occurrence includes, for each of the sets of amino acids whose length of the amino acid sequence is K-1, within the range in which the first set of amino acids is excluded from the CDR3 list. It may include determining a second frequency of appearance.
  • the grouping process includes: obtaining a CDR3 list from an external database or a database included in the computing device; Among amino acid sets whose amino acid sequence length is N-M, include in the token list the M+1th set of amino acids whose frequency of occurrence in the CDR3 list is greater than or equal to a predetermined threshold, and include the M+1th set of amino acids in the CDR3 list.
  • Constructing the token list by removing from - where M is an integer greater than 0, and N-M is a natural number greater than 2; After the step of constructing the token list is performed, increasing the value of M by 1 and determining whether a termination condition is satisfied; if the termination condition is not satisfied, constructing the token list Re-performing, and if the termination condition is satisfied, performing tokenization by generating a token corresponding to each of the amino acid sets included in the token list with an amino acid sequence length corresponding to each of the amino acid sets.
  • the termination condition may include a first termination condition corresponding to N-M ⁇ 1.
  • the termination condition includes a second termination condition corresponding to N-M ⁇ 2, and the step of performing the tokenization includes generating a number of tokens corresponding to the types of amino acids whose length of the amino acid sequence is 1.
  • the step of performing the tokenization by additionally generating the token may be further included.
  • the predetermined threshold may be varied to have a negative correlation with the magnitude of the value of N-M.
  • the artificial intelligence-based prediction model may include a Recurrent Neural Network (RNN), a Long Short Term Memory (LSTM) network, or Bidirectional Encoder Representations from Transformers (BERT).
  • RNN Recurrent Neural Network
  • LSTM Long Short Term Memory
  • BERT Bidirectional Encoder Representations from Transformers
  • the step of learning the artificial intelligence-based prediction model involves applying a mask to some amino acids among the amino acid sequences and then matching the masked amino acids with semi-supervised learning. It may include steps to perform learning.
  • the step of learning the artificial intelligence-based prediction model includes applying a mask to the amino acids included in the amino acids of the third sequence corresponding to the CDR3 among the amino acid sequences, and then matching the masked amino acids.
  • - May include steps for performing supervised learning.
  • the step of training the artificial intelligence-based prediction model includes applying the mask to different positions on an epoch basis when the prediction model is learned over a plurality of epochs or It may include applying the masks of different sizes.
  • the step of training the artificial intelligence-based prediction model includes, when a plurality of masks exist for one learning data, the artificial intelligence-based prediction model uses one mask among the plurality of masks.
  • the artificial intelligence-based prediction model uses one mask among the plurality of masks.
  • the step of learning the artificial intelligence-based prediction model includes using third input data experimentally determined to have no immunogenicity with respect to the first input data and the second input data. It may include the step of learning the artificial intelligence-based prediction model by using it as the correct answer data.
  • the third input data may not be randomly generated.
  • a computer program stored on a computer-readable storage medium when executed by a computing device, causes the computing device to perform operations for learning an artificial intelligence-based prediction model, the operations comprising: first input data corresponding to the major histocompatibility complex (MHC), a peptide; An operation of acquiring second input data corresponding to and third input data corresponding to the CDR3 of the MHC and the TCR corresponding to the peptide, wherein the first input data includes amino acids of a first sequence corresponding to the MHC, , the second input data includes amino acids of a second sequence corresponding to the peptide, and the third input data includes amino acids of a third sequence corresponding to the CDR3; generating a learning data set by performing preprocessing including a grouping process and a segmenting process on the first input data, the second input data, and the third input data; And using the training data set, the artificial intelligence-based prediction model generates a prediction result including the third input data from the first input data and the second input
  • MHC major histocompatibility
  • a computing device includes at least one processor; and memory.
  • the at least one processor : first input data corresponding to a major histocompatibility complex (MHC), second input data corresponding to a peptide, and third input data corresponding to CDR3 of a TCR corresponding to the MHC and the peptide.
  • MHC major histocompatibility complex
  • second input data corresponding to a peptide
  • third input data corresponding to CDR3 of a TCR corresponding to the MHC and the peptide.
  • the first input data includes amino acids of a first sequence corresponding to the MHC
  • the second input data includes amino acids of a second sequence corresponding to the peptide
  • the third input data includes amino acids of a third sequence corresponding to the CDR3
  • generating a learning data set by performing preprocessing including a grouping process and a segmenting process on the first input data, the second input data, and the third input data
  • the artificial intelligence-based prediction model generates a prediction result including the third input data from the first input data and the second input data. You can perform an operation to learn.
  • Methods and devices according to an embodiment of the present disclosure can predict or identify TCRs capable of binding pMHC in a more efficient manner and/or more accurately.
  • FIG. 1 schematically shows a block diagram of a computing device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG 2 shows an example structure of an artificial intelligence-based model according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figure 3 exemplarily shows a method of learning a prediction model that generates a prediction result including the CDR3 sequence of a TCR according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figure 4 exemplarily shows a method for generating a prediction result including the CDR3 sequence of a TCR according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figure 6 illustratively shows a segmentation process according to one embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of a computing environment according to one embodiment of the present disclosure.
  • a component may be, but is not limited to, a process running on a processor, a processor, an object, a thread of execution, a program, and/or a computer.
  • a component may be, but is not limited to, a process running on a processor, a processor, an object, a thread of execution, a program, and/or a computer.
  • an application running on a computing device and the computing device can be a component.
  • One or more components may reside within a processor and/or thread of execution.
  • a component may be localized within one computer.
  • a component may be distributed between two or more computers. Additionally, these components can execute from various computer-readable media having various data structures stored thereon.
  • Components may transmit signals, for example, with one or more data packets (e.g., data and/or signals from one component interacting with other components in a local system, a distributed system, to other systems and over a network such as the Internet). Depending on the data being transmitted, they may communicate through local and/or remote processes.
  • data packets e.g., data and/or signals from one component interacting with other components in a local system, a distributed system, to other systems and over a network such as the Internet.
  • a network such as the Internet
  • the term “or” is intended to mean an inclusive “or” and not an exclusive “or.” That is, unless otherwise specified or clear from context, “X utilizes A or B” is intended to mean one of the natural implicit substitutions. That is, either X uses A; Either X uses B; Or, if X uses both A and B, “X uses A or B” can apply to either of these cases. Additionally, the term “and/or” as used herein should be understood to refer to and include all possible combinations of one or more of the related listed items.
  • the term “at least one of A or B” or “at least one of A and B” means “if it contains only A,” “if it contains only B,” or “if it is a combination of A and B.” It should be interpreted to mean.
  • N such as first, second, or third
  • first, second, or third are used to distinguish at least one entity.
  • the entities expressed as first and second may be the same or different from each other.
  • HLA human leukocyte antigen
  • human leukocyte antigen used in this disclosure is a glycoprotein molecule produced by the human MHC gene, and is a gene that shows the greatest polymorphism among genes possessed by humans.
  • HLA typing which determines HLA type, can be actively used in various fields such as organ transplantation, immunotherapy, disease-related research, paternity tests such as paternity determination, forensic use, and genetic research.
  • HLA types in the present disclosure may include, for example, HLA-A type, HLA-B type, and/or HLA-C type.
  • the complex of MHC and peptide may refer to a peptide antigen presentation complex through MHC class I molecules after processing through the proteasome in an antigen presenting cell (APC).
  • the proteasome is composed of two monomers, LMP-2 and LMP-7 (low molecular weight polypeptide). These two proteasome monomers are located near the TAP-1 and TAP-2 genes within the MHC gene. Proteasome monomers are particularly important for the degradation of peptides that bind to MHC I molecules.
  • IFN- ⁇ cytokine interferon gamma
  • LMP-2 and LMP-7 changes the substrate specificity of the proteasome, increasing its ability to decompose into peptides.
  • MHC I molecules bind not only to peptide antigens degraded by the proteasome, but also to peptides produced by proteolytic enzymes present in the endoplasmic reticulum.
  • Tapasin acts as a bridge between TAP-1 (transporter associated with antigen processing) and MHC I, which has a stable tertiary structure within the endoplasmic reticulum (ER), and when a peptide enters, the MHC I complex is bound to the tapasin. It leaves the Shin and TAP proteins and becomes a complete peptide-MHC class I complex.
  • TCR T cell receptor
  • TCR ⁇ T cell receptor
  • TCR ⁇ chain is located at an independent locus on chromosome 14, and the TCR ⁇ chain is located on chromosome 7.
  • TCR ⁇ is composed of the V gene segment, D gene segment, J gene segment, and C gene segment, similar to the immunoglobulin (Ig) heavy chain
  • Ig immunoglobulin
  • TCR ⁇ chain has the D gene segment, similar to the Ig light chain. It is composed of V, J, and C gene segments.
  • the TCR recombination process is similar to the B cell receptor recombination process.
  • the TCR ⁇ chain is encoded by V, J, and C gene segments similar to the light chain of immunoglobulin, and the TCR ⁇ chain is formed by DJ binding followed by V binding, where C binds to V-D-J. Formed through a genetic recombination process.
  • the connection of V-(D)-J is mediated by RAG-1 and RAG-2 (recombination-activating gene).
  • Cleavage of the hairpin structure occurs by endonuclease, and complementary P-nucleotides are added to the short single strand of DNA formed at this time. Additionally, 1 to 20 nucleotides can be randomly added to the cut end, which are called N-nucleotides, and this process is mediated by TdT (terminal deoxynucleotide transferase). P- and N-nucleotides increase the diversity of T cell receptors.
  • T cells only recognize external antigens presented on the cell surface, and the activation of mature peripheral T cells begins through the interaction between the antigen and peptide presented in the peptide binding niche of the TCR and MHC molecules.
  • CDR3 region is an important region involved in the interaction between antigen and receptor, and the most mutations are identified.
  • FIG. 1 schematically shows a block diagram of a computing device 100 according to an embodiment of the present disclosure.
  • Computing device 100 may include a processor 110 and a memory 130.
  • the configuration of the computing device 100 shown in FIG. 1 is only a simplified example.
  • the computing device 100 may include different components for performing the computing environment of the computing device 100, and only some of the disclosed components may configure the computing device 100.
  • the computing device 100 in the present disclosure may refer to any type of node constituting a system for implementing embodiments of the present disclosure.
  • Computing device 100 may refer to any type of user terminal or any type of server.
  • the components of the computing device 100 described above are exemplary and some may be excluded or additional components may be included.
  • an output unit (not shown) and an input unit (not shown) may be included within the scope of the computing device 100.
  • the computing device 100 in the present disclosure may perform technical features according to embodiments of the present disclosure, which will be described later.
  • the computing device 100 may use an artificial intelligence-based prediction model that uses input data corresponding to MHC and peptides to generate a prediction result including the CDR3 sequence of the TCR corresponding to the input data.
  • the computing device 100 may acquire information about MHC and peptides from a sample obtained from a subject, and generate a prediction result corresponding to CDR3 of the TCR based on the information about MHC and peptides.
  • the computing device 100 may obtain a result of performing base sequence analysis (eg, Next Generation Sequencing) from a server or an external entity.
  • the computing device 100 may perform base sequence analysis on genetic data (eg, DNA or RNA) obtained from a biological sample derived from a subject.
  • genetic data eg, DNA or RNA
  • the term base sequencing may be performed by any type of technique capable of analyzing the sequence of bases, for example, whole genome sequencing, whole exome. It may include, but is not limited to, whole exome sequencing or whole transcriptome sequencing.
  • the term "subject” may refer to a subject or individual for obtaining a biological sample containing a major histocompatibility complex (MHC), a peptide, and/or a complex thereof.
  • MHC major histocompatibility complex
  • samples used in the present disclosure can be used without limitation as long as they are obtained from an individual or subject whose MHC type is to be determined, for example, cells or tissues obtained through biopsy, blood, whole blood, serum, plasma, saliva, etc. It may be cerebrospinal fluid, various secretions, urine and/or feces, etc.
  • the sample may be selected from the group consisting of blood, plasma, serum, saliva, nasal fluid, sputum, ascites, vaginal secretions and/or urine, and more preferably may be blood, plasma or serum.
  • the sample may be pretreated prior to use for detection or diagnosis.
  • pretreatment methods may include homogenization, filtration, distillation, extraction, concentration, inactivation of interfering components, and/or addition of reagents, etc.
  • the biological sample may be, but is not limited to, tissue, cells, whole blood, and/or blood.
  • the processor 110 may consist of at least one core, such as a central processing unit (CPU) and a general purpose graphics processing unit (GPGPU) of the computing device 100. , may include a processor for data analysis and/or processing, such as a tensor processing unit (TPU).
  • CPU central processing unit
  • GPU general purpose graphics processing unit
  • TPU tensor processing unit
  • the processor 110 may read the computer program stored in the memory 130 and generate a prediction result including the CDR3 sequence of the TCR, according to an embodiment of the present disclosure.
  • the processor 110 may perform an operation for learning a neural network.
  • the processor 110 is used for learning neural networks, such as processing input data for learning in deep learning (DL), extracting features from input data, calculating errors, and updating the weights of the neural network using backpropagation. Calculations can be performed.
  • At least one of the CPU, GPGPU, and TPU of the processor 110 may process learning of the network function.
  • CPU and GPGPU can work together to process learning of network functions and data classification using network functions.
  • processors of a plurality of computing devices may be used together to process learning of a network function and data classification using a network function.
  • a computer program executed in a computing device may be a CPU, GPGPU, or TPU executable program.
  • processor 110 may typically handle overall operations of computing device 100.
  • the processor 110 processes data, information, or signals input or output through components included in the computing device 100 or runs an application program stored in the storage to provide appropriate information or information to the user. Functions can be provided or processed.
  • the memory 130 may store any type of information generated or determined by the processor 110 and any type of information received by the computing device 100.
  • the memory 130 may be a storage medium that stores computer software that allows the processor 110 to perform operations according to embodiments of the present disclosure.
  • the memory 130 may refer to computer-readable media for storing software codes required to perform embodiments of the present disclosure, data to be executed by the codes, and execution results of the codes.
  • the memory 130 may refer to any type of storage medium.
  • the memory 130 may be a flash memory type or a hard disk type.
  • multimedia card micro type card type memory (e.g. SD or XD memory, etc.), RAM (Random Access Memory), SRAM (Static Random Access Memory), ROM (Read-Only) Memory, ROM), EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM (Programmable Read-Only Memory), magnetic memory, magnetic disk, and optical disk.
  • the computing device 100 may operate in connection with web storage that performs a storage function of the memory 130 on the Internet.
  • the description of the memory described above is only an example, and the memory 130 used in the present disclosure is not limited to the examples described above.
  • the communication unit (not shown) in the present disclosure can be configured regardless of the communication mode, such as wired or wireless, and can be used in various communication networks such as a personal area network (PAN) and a wide area network (WAN). It can be configured.
  • the network unit 150 can operate based on the well-known World Wide Web (WWW), and is a wireless transmission technology used for short-distance communication such as Infrared Data Association (IrDA) or Bluetooth. You can also use .
  • WWW World Wide Web
  • IrDA Infrared Data Association
  • Bluetooth Bluetooth
  • Computing device 100 in the present disclosure may include any type of user terminal and/or any type of server. Accordingly, embodiments of the present disclosure may be performed by a server and/or a user terminal.
  • a user terminal may include any type of terminal capable of interacting with a server or other computing device.
  • User terminals include, for example, mobile phones, smart phones, laptop computers, personal digital assistants (PDAs), slate PCs, tablet PCs, and ultrabooks. It can be included.
  • Servers may include any type of computing system or computing device, such as, for example, microprocessors, mainframe computers, digital processors, portable devices, and device controllers.
  • the above-described server may mean an entity that stores and manages TCR information, immunopeptidome information, peptide sequence information, base sequence information, or genetic information.
  • the server is used to store immunopeptidome information, peptide sequence information, amino acid identifier information for each position, nucleotide sequence information, genetic information, or database reliability information (e.g., McPas, TCR3F, Huarc, VDJdb, IMGT).
  • It may include a storage unit (not shown), and the storage unit may be included in a server or may exist under the management of the server.
  • the storage unit may be implemented in a form that exists outside the server and can communicate with the server. In this case, the storage may be managed and controlled by an external server that is different from the server.
  • FIG 2 shows an example structure of an artificial intelligence-based model according to an embodiment of the present disclosure.
  • prediction model artificial intelligence-based prediction model, artificial intelligence model, artificial intelligence-based model, computational model, neural network, network function, and neural network may be used with the same meaning.
  • a neural network can generally consist of a set of interconnected computational units, which can be referred to as nodes. These nodes may also be referred to as neurons.
  • a neural network consists of at least one node. Nodes (or neurons) that make up neural networks may be interconnected by one or more links.
  • one or more nodes connected through a link may form a relative input node and output node relationship.
  • the concepts of input node and output node are relative, and any node in an output node relationship with one node may be in an input node relationship with another node, and vice versa.
  • input node to output node relationships can be created around links.
  • One or more output nodes can be connected to one input node through a link, and vice versa.
  • the value of the data of the output node may be determined based on the data input to the input node.
  • the link connecting the input node and the output node may have a weight. Weights may be variable and may be varied by the user or algorithm in order for the neural network to perform the desired function. For example, when one or more input nodes are connected to one output node by respective links, the output node is set to the values input to the input nodes connected to the output node and the links corresponding to each input node. The output node value can be determined based on the weight.
  • one or more nodes are interconnected through one or more links to form an input node and output node relationship within the neural network.
  • the characteristics of the neural network can be determined according to the number of nodes and links within the neural network, the correlation between the nodes and links, and the value of the weight assigned to each link. For example, if there are two neural networks with the same number of nodes and links and different weight values of the links, the two neural networks may be recognized as different from each other.
  • a neural network may consist of a set of one or more nodes.
  • a subset of nodes that make up a neural network can form a layer.
  • Some of the nodes constituting the neural network may form one layer based on the distances from the first input node.
  • a set of nodes with a distance n from the initial input node may constitute n layers.
  • the distance from the initial input node can be defined by the minimum number of links that must be passed to reach the node from the initial input node.
  • this definition of a layer is arbitrary for explanation purposes, and the order of a layer within a neural network may be defined in a different way than described above.
  • a layer of nodes may be defined by distance from the final output node.
  • a set of neurons or nodes may be defined by the expression layer.
  • the initial input node may refer to one or more nodes in the neural network into which data is directly input without going through links in relationships with other nodes. Alternatively, in the relationship between nodes based on links within a neural network, it may refer to nodes that do not have other input nodes connected by links. Similarly, the final output node may refer to one or more nodes that do not have an output node in their relationship with other nodes among the nodes in the neural network. Additionally, hidden nodes may refer to nodes constituting a neural network other than the first input node and the last output node.
  • the neural network according to an embodiment of the present disclosure is a neural network in which the number of nodes in the input layer may be the same as the number of nodes in the output layer, and the number of nodes decreases and then increases again as it progresses from the input layer to the hidden layer. You can.
  • the neural network according to another embodiment of the present disclosure may be a neural network in which the number of nodes in the input layer may be less than the number of nodes in the output layer, and the number of nodes decreases as it progresses from the input layer to the hidden layer. there is.
  • the neural network according to another embodiment of the present disclosure may be a neural network in which the number of nodes in the input layer may be greater than the number of nodes in the output layer, and the number of nodes increases as it progresses from the input layer to the hidden layer. You can.
  • a neural network according to another embodiment of the present disclosure may be a neural network that is a combination of the above-described neural networks.
  • a deep neural network may refer to a neural network that includes multiple hidden layers in addition to the input layer and output layer. Deep neural networks allow you to identify latent structures in data. That is, the potential structure of a photo, text, video, voice, protein sequence structure, gene sequence structure, peptide sequence structure, music (e.g., which object is in the photo, what is the content and emotion of the text, the voice (what the content and emotions are, etc.), and/or the binding affinity between the peptide and MHC.
  • Deep neural networks include convolutional neural networks (CNNs), recurrent neural networks (RNNs), auto encoders, generative adversarial networks (GANs), and restricted Boltzmann machines ( It may include restricted boltzmann machine (RBM), deep belief network (DBN), Q network, U network, Siamese network, etc.
  • CNNs convolutional neural networks
  • RNNs recurrent neural networks
  • GANs generative adversarial networks
  • restricted Boltzmann machines It may include restricted boltzmann machine (RBM), deep belief network (DBN), Q network, U network, Siamese network, etc.
  • RBM restricted boltzmann machine
  • DNN deep belief network
  • Q network U network
  • Siamese network etc.
  • the artificial intelligence-based prediction model of the present disclosure may include a Recurrent Neural Network (RNN), a Long Short Term Memory (LSTM) network, or a Bidirectional Encoder Representations from Transformers (BERT). You can.
  • RNN Recurrent Neural Network
  • LSTM Long Short Term Memory
  • BERT Bidirectional Encoder Representations from Transformers
  • the artificial intelligence-based prediction model of the present disclosure can be expressed by a network structure of any of the structures described above, including an input layer, a hidden layer, and an output layer.
  • Neural networks that can be used in the artificial intelligence-based model of the present disclosure include at least one of supervised learning, unsupervised learning, semi-supervised learning, or reinforcement learning. It can be learned in this way.
  • Learning of a neural network may be a process of applying knowledge for the neural network to perform a specific operation to the neural network.
  • a prediction model according to an embodiment of the present disclosure applies a mask to some of the amino acids in the amino acid sequences and then uses semi-supervised learning to match the masked amino acids. It can be learned in this way.
  • Neural networks can be trained to minimize output errors.
  • neural network learning learning data is repeatedly input into the neural network, the output of the neural network and the error of the target for the learning data are calculated, and the error of the neural network is transferred from the output layer of the neural network to the input layer in the direction of reducing the error. This is the process of updating the weight of each node in the neural network through backpropagation.
  • learning data in which the correct answer is labeled in each learning data is used i.e., labeled learning data
  • unsupervised learning the correct answer may not be labeled in each learning data.
  • the training data may be data in which each training data is labeled with a category. Labeled training data is input to the neural network, and the error can be calculated by comparing the output (category) of the neural network with the label of the training data.
  • the error can be calculated by comparing the input training data with the neural network output. The calculated error is backpropagated in the reverse direction (i.e., from the output layer to the input layer) in the neural network, and the connection weight of each node in each layer of the neural network can be updated according to backpropagation. The amount of change in the connection weight of each updated node may be determined according to the learning rate.
  • the neural network's calculation of input data and backpropagation of errors can constitute a learning cycle (epoch).
  • the learning rate may be applied differently depending on the number of repetitions of the learning cycle of the neural network. For example, in the early stages of learning a neural network, a high learning rate can be used to ensure that the neural network quickly achieves a certain level of performance to increase efficiency, and in the later stages of training, a low learning rate can be used to increase accuracy.
  • the training data can generally be a subset of real data (i.e., the data to be processed using the learned neural network), and thus the error for the training data is reduced, but the error for the real data is reduced. There may be an incremental learning cycle.
  • Overfitting is a phenomenon in which errors in actual data increase due to excessive learning on training data. For example, a phenomenon in which a neural network that learned a cat by showing a yellow cat fails to recognize that it is a cat when it sees a non-yellow cat may be a type of overfitting. Overfitting can cause errors in machine learning algorithms to increase. To prevent such overfitting, various optimization methods can be used. To prevent overfitting, methods such as increasing the training data, regularization, dropout to disable some of the network nodes during the learning process, and use of a batch normalization layer are used. It can be applied.
  • a computer-readable medium storing a data structure according to an embodiment of the present disclosure is disclosed.
  • the above-described data structure can be stored in a storage unit in the present disclosure, executed by a processor, and transmitted and received by a communication unit.
  • Data structure can refer to the organization, management, and storage of data to enable efficient access and modification of data.
  • Data structure can refer to the organization of data to solve a specific problem (e.g., retrieving data, storing data, or modifying data in the shortest possible time).
  • a data structure may be defined as a physical or logical relationship between data elements designed to support a specific data processing function.
  • Logical relationships between data elements may include connection relationships between user-defined data elements.
  • Physical relationships between data elements may include actual relationships between data elements that are physically stored in a computer-readable storage medium (e.g., a persistent storage device).
  • a data structure may specifically include a set of data, relationships between data, and functions or instructions applicable to the data. Effectively designed data structures allow computing devices to perform computations while minimally using the computing device's resources. Specifically, computing devices can increase the efficiency of operations, reading, insertion, deletion, comparison, exchange, and search through effectively designed data structures.
  • Data structures can be divided into linear data structures and non-linear data structures depending on the type of data structure.
  • a linear data structure may be a structure in which only one piece of data is connected to another piece of data.
  • Linear data structures may include List, Stack, Queue, and Deque.
  • a list can refer to a set of data that has an internal order.
  • the list may include a linked list.
  • a linked list may be a data structure in which data is connected in such a way that each data has a pointer and is connected in one line. In a linked list, a pointer can contain connection information to the next or previous data.
  • a linked list can be expressed as a singly linked list, doubly linked list, or circular linked list depending on its form.
  • a stack may be a data listing structure that allows limited access to data.
  • a stack can be a linear data structure in which data can be processed (for example, inserted or deleted) at only one end of the data structure.
  • Data stored in the stack may have a data structure (LIFO-Last in First Out) where the later it enters, the sooner it comes out.
  • a queue is a data listing structure that allows limited access to data. Unlike the stack, it can be a data structure (FIFO-First in First Out) where data stored later is released later.
  • a deck can be a data structure that can process data at both ends of the data structure.
  • a non-linear data structure may be a structure in which multiple pieces of data are connected behind one piece of data.
  • Nonlinear data structures may include graph data structures.
  • a graph data structure can be defined by vertices and edges, and an edge can include a line connecting two different vertices.
  • Graph data structure may include a tree data structure.
  • a tree data structure may be a data structure in which there is only one path connecting two different vertices among a plurality of vertices included in the tree. In other words, it may be a data structure that does not form a loop in the graph data structure.
  • Data structures may include neural networks. And the data structure including the neural network may be stored in a computer-readable medium. Data structures including neural networks also include data preprocessed for processing by a neural network, data input to the neural network, weights of the neural network, hyperparameters of the neural network, data acquired from the neural network, activation functions associated with each node or layer of the neural network, neural network It may include a loss function for learning.
  • a data structure containing a neural network may include any of the components disclosed above.
  • the data structure including the neural network includes data preprocessed for processing by the neural network, data input to the neural network, weights of the neural network, hyperparameters of the neural network, data acquired from the neural network, activation functions associated with each node or layer of the neural network, neural network It may be configured to include all or any combination of loss functions for learning.
  • a data structure containing a neural network may include any other information that determines the characteristics of the neural network.
  • the data structure may include all types of data used or generated in the computational process of a neural network and is not limited to the above.
  • Computer-readable media may include computer-readable recording media and/or computer-readable transmission media.
  • a neural network can generally consist of a set of interconnected computational units, which can be referred to as nodes. These nodes may also be referred to as neurons.
  • a neural network consists of at least one node.
  • the data structure may include data input to the neural network.
  • a data structure containing data input to a neural network may be stored in a computer-readable medium.
  • Data input to the neural network may include learning data input during the neural network learning process and/or input data input to the neural network on which training has been completed.
  • Data input to the neural network may include data that has undergone pre-processing and/or data subject to pre-processing.
  • Preprocessing may include a data processing process to input data into a neural network. Therefore, the data structure may include data subject to preprocessing and data generated by preprocessing.
  • the above-described data structure is only an example and the present disclosure is not limited thereto.
  • the data structure may include the weights of the neural network. (In this specification, weights and parameters may be used with the same meaning.) And the data structure including the weights of the neural network may be stored in a computer-readable medium.
  • a neural network may include multiple weights. Weights may be variable and may be varied by the user or algorithm in order for the neural network to perform the desired function. For example, when one or more input nodes are connected to one output node by respective links, the output node is set to the values input to the input nodes connected to the output node and the links corresponding to each input node. Based on the weight, the data value output from the output node can be determined.
  • the above-described data structure is only an example and the present disclosure is not limited thereto.
  • the weights may include weights that are changed during the neural network learning process and/or weights for which neural network learning has been completed.
  • Weights that vary during the neural network learning process may include weights at the start of the learning cycle and/or weights that vary during the learning cycle.
  • the above-described data structure is only an example and the present disclosure is not limited thereto.
  • the data structure including the weights of the neural network may be stored in a computer-readable storage medium (e.g., memory, hard disk) after going through a serialization process.
  • Serialization can be the process of converting a data structure into a form that can be stored on the same or a different computing device and later reconstituted and used.
  • Computing devices can transmit and receive data over a network by serializing data structures.
  • Data structures containing the weights of a serialized neural network can be reconstructed on the same computing device or on a different computing device through deserialization.
  • the data structure including the weights of the neural network is not limited to serialization.
  • the data structure including the weights of the neural network is a data structure to increase computational efficiency while minimizing the use of computing device resources (e.g., B-Tree, R-Tree, Trie, m-way search tree in non-linear data structures). , AVL tree, Red-Black Tree).
  • computing device resources e.g., B-Tree, R-Tree, Trie, m-way search tree in non-linear data structures.
  • AVL tree Red-Black Tree
  • the data structure may include hyper-parameters of a neural network. And the data structure including the hyperparameters of the neural network can be stored in a computer-readable medium.
  • a hyperparameter may be a variable that can be changed by the user. Hyperparameters include, for example, learning rate, cost function, number of learning cycle repetitions, weight initialization (e.g., setting the range of weight values subject to weight initialization), Hidden Unit. It may include a number (e.g., number of hidden layers, number of nodes in hidden layers).
  • the above-described data structure is only an example and the present disclosure is not limited thereto.
  • a transformer may be considered as a network function for the prediction model according to an embodiment of the present disclosure.
  • the prediction model may operate based on a transformer.
  • This prediction model may be operated using, for example, a recurrent neural network to which an attention algorithm is applied or a transformer to which an attention algorithm is applied.
  • the transformer may be comprised of an encoder that encodes the embedded data and a decoder that decodes the encoded data.
  • a transformer may have a structure that receives a series of data, goes through encoding and decoding steps, and outputs a series of data of different types.
  • a series of data can be processed into a form that can be operated by a transformer.
  • the process of processing a series of data into a form that can be operated by a transformer may include an embedding process. Expressions such as data token, embedding vector, embedding token, etc. may refer to data embedded in a form that a transformer can process.
  • the encoders and decoders within the transformer can be processed using an attention algorithm.
  • the attention algorithm calculates the similarity of one or more keys for a given query, reflects the given similarity to the value corresponding to each key, and returns the reflected similarity value ( It may refer to an algorithm that calculates the attention value by weighting the values.
  • attention algorithms can be classified. For example, if attention is obtained by setting the query, key, and value all the same, this may mean a self-attention algorithm. In order to process a series of input data in parallel, when the dimension of the embedding vector is reduced and attention is obtained by obtaining individual attention heads for each divided embedding vector, this refers to a multi-head attention algorithm. can do.
  • the transformer may be composed of modules that perform a plurality of multi-head self-attention algorithms or multi-head encoder-decoder algorithms.
  • the transformer may also include additional components other than the attention algorithm, such as an embedding layer, a normalization layer, and a softmax layer.
  • a method of configuring a transformer using an attention algorithm may include the method disclosed in Vaswani et al., Attention Is All You Need, 2017 NIPS, which is incorporated herein by reference.
  • Transformers can be applied to various data domains such as embedded natural language, embedded sequence information, segmented image data, and audio waveforms to convert a series of input data into a series of output data.
  • the transformer can embed the data.
  • Transformers can process additional data expressing relative positional or phase relationships between a series of input data.
  • a series of input data may be embedded by additionally reflecting vectors expressing relative positional relationships or phase relationships between the input data.
  • the relative positional relationship between a series of input data may include, but is not limited to, word order within a natural language sentence, relative positional relationship of each segmented image, temporal order of segmented audio waveforms, etc. .
  • the process of adding information expressing relative positional or phase relationships between a series of input data may be referred to as positional encoding.
  • Figure 3 exemplarily shows a method of learning a prediction model that generates a prediction result including the CDR3 sequence of a TCR according to an embodiment of the present disclosure.
  • the steps shown in FIG. 3 may be performed by computing device 100. In a further embodiment, the steps shown in FIG. 3 may be implemented by multiple entities, such that some of the steps shown in FIG. 3 are performed at a user terminal and others are performed at a server.
  • the computing device 100 includes first input data corresponding to the major histocompatibility complex (MHC), second input data corresponding to the peptide, and first input data corresponding to the CDR3 of the MHC and the TCR corresponding to the peptide.
  • MHC major histocompatibility complex
  • 3 Input data can be obtained (310).
  • the first input data includes amino acids of a first sequence corresponding to the MHC
  • the second input data includes amino acids of a second sequence corresponding to the peptide
  • the third input data includes amino acids in the CDR3. It may contain amino acids of a corresponding third sequence.
  • first input data and second input data may be integrated with each other. Accordingly, the integrated first input data and second input data may represent an amino acid sequence representing an MHC-peptide conjugate.
  • first input data, second input data, and/or third input data may include a nucleotide sequence.
  • an amino acid sequence may include a group of identifiers that represent amino acids, for example.
  • the first input data, second input data and/or third input data may be obtained from public databases and/or experimental result data.
  • the input data may include input data to which Blosum encoding or one-hot encoding has been applied to the amino acid sequence.
  • the input data includes a first feature indicating polarity between amino acids, a second feature indicating the size of the amino acid, a third feature indicating whether the amino acid is hydrophobic or hydrophilic, and a fourth feature indicating the presence or absence of a charge on the amino acid. , or it may additionally include at least one of the fifth characteristics indicating whether the amino acid is aromatic or aliphatic.
  • the computing device 100 performs preprocessing, including a grouping process and a segmenting process, on the first input data, the second input data, and the third input data,
  • a learning data set can be created (320).
  • preprocessing may include a grouping process and a segmenting process.
  • the grouping process may involve grouping amino acid sequences into N units.
  • the segmentation process may refer to a process of combining grouped groups.
  • a learning data set is a data set created based on a grouping process and a segmenting process and can be used to learn a prediction model.
  • the grouping process may include a process of generating tokens having a length corresponding to each of the different length amino acid sequences by analyzing the frequency of occurrence for each of the different length amino acid sequences.
  • the length of the amino acid sequence may correspond to the number of amino acids included in the amino acid sequence. For example, if the length of the amino acid sequence is 4, the number of amino acids included in the amino acid sequence may be 4.
  • the grouping process may include a tokenization process. That is, tokenization may be performed on each of the first input data, second input data, and third input data based on the tokens generated by the grouping process.
  • the frequency of occurrence may represent a value that quantitatively represents the probability of a specific amino acid sequence being found within one CDR3 sequence. In one embodiment, the frequency of appearance may quantitatively represent the ratio of the number of times a specific amino acid sequence is found in all CDR3s to the total number of CDR3s.
  • the grouping process includes generating a first token group for a first set of amino acid sequences obtained by analyzing the frequency of occurrence for amino acid sequences having a first length, and adding to the first group A second set of amino acid sequences obtained by analyzing the frequency of occurrence of amino acid sequences having a second length shorter than the first length, with the included first set of amino acid sequences excluded. 2 It may include the step of creating a token group.
  • tokens included in the first token group may have a first length and tokens included in the second token group may have a second length.
  • the segmenting process may refer to a process of combining grouped groups.
  • the segmentation process may include combining tokens to create a training data set.
  • the segmenting process may include, for example, segment embedding.
  • the segmentation process includes: a first training data set comprising first tokens corresponding to first input data and third tokens corresponding to third input data with a separator token in between; and a second learning data set including second tokens corresponding to the second input data and third tokens corresponding to the third input data with a separator token in between.
  • the third tokens can be used as correct answer data in the learning process of the prediction model.
  • the prediction model is a combination of a first inference result based on the first learning data set and a second inference result based on the second learning data set, and includes first input data corresponding to the MHC and second input data corresponding to the peptide. It can be learned to output third input data corresponding to CDR3 corresponding to the input data.
  • the prediction model may include a first prediction model learned based on the first learning data set and a second prediction model learned based on the second learning data set.
  • third input data may be output or learned to output third input data based on the output of the first prediction model and the output of the second prediction model.
  • the computing device 100 uses a training data set to generate an artificial intelligence-based prediction model that includes third input data from the first input data and the second input data.
  • An intelligence-based prediction model can be trained (330).
  • the prediction result may further include a V type and a J type of TCR as well as CDR3 corresponding to the first input data and the second input data.
  • the prediction model may be operated based on any learning method to generate a prediction result including third input data from first and second input data.
  • the learning method may include applying a mask to amino acids in some of the amino acid sequences and then semi-supervised learning to match the masked amino acids.
  • the learning method may include applying a mask to amino acids included in the amino acids of the third sequence corresponding to CDR3 among the amino acid sequences, and then semi-supervised learning to match the masked amino acids.
  • the learning method according to an embodiment of the present disclosure applies a mask to amino acids corresponding to CDR3, and amino acids of the first sequence corresponding to the MHC and amino acids of the second sequence corresponding to the peptide. This may include a method of not applying a mask.
  • a learning method for training a prediction model may include applying a mask to a different location on a per-epoch basis or applying a mask of a different size on a per-epoch basis when the prediction model is learned over a plurality of epochs. Methods may be included. For example, in the first epoch, a mask of the first size may be applied to at least some of the amino acids corresponding to the CDR3 corresponding to the first position, and in the second epoch different from the first epoch, the second epoch different from the first position may be applied. A mask of a second size may be applied to at least some of the amino acids corresponding to the CDR3 corresponding to the position.
  • the prediction model may be trained to output output data corresponding to CDR3 based on input data representing the combination of MHC and peptide.
  • MHC and peptides capable of binding or each of MHC and peptides may be obtained through public databases (e.g., VDJdb. McPas. TCR3D, Huarc).
  • MHC and peptides that can bind may be determined by a separate artificial intelligence-based model that uses MHC and peptides as inputs and whether or not they can bind as output.
  • Figure 4 exemplarily shows a method for generating a prediction result including the CDR3 sequence of a TCR according to an embodiment of the present disclosure.
  • the steps shown in FIG. 4 may be performed by computing device 100.
  • the prediction model 470 receives first input data 410a corresponding to the MHC and second input data 420a corresponding to the peptide, and CDR3 Third input data 430a corresponding to can be output.
  • the prediction model 470 receives first input data 410a corresponding to the MHC and second input data 420a corresponding to the peptide, CDR3 , third input data 430a corresponding to type V and type J can be output.
  • the prediction model 470 may be trained to output CDR3 and/or V type/J type corresponding to the peptide and MHC based on the training data 460.
  • the first input data 410a may include an amino acid sequence corresponding to MHC.
  • the second input data 420a may include an amino acid sequence corresponding to the peptide.
  • the third input data 430a may include amino acid sequences corresponding to CDR3, V type, and/or J type.
  • the third input data 430a is a CDR3 (added thereto) that can be combined with the first input data 410a corresponding to the MHC and the second input data 420a corresponding to the peptide. V type and J type). That is, data on CDR3 corresponding to MHC and peptides can be pre-acquired, and learning of the prediction model 470 can be performed based on these pre-acquired data.
  • grouping process 440 may generate tokens 410b, 420b, and 430b corresponding to input data 410a, 420a, and 430a. In one embodiment, grouping process 440 generates a first token 410b corresponding to first input data 410a and a second token 420b corresponding to second input data 420a and , and a third token 430b corresponding to the third input data 430a can be generated.
  • grouping process 440 includes a process for splitting input data into smaller units or sizes, where the split units may correspond to tokens.
  • the segmentation process 450 may include a process of creating a training data set 460 based on the tokens.
  • the segmenting process 450 generates a training data set 460 including first input data 410a corresponding to MHC and third input data 430a corresponding to CDR3. can do.
  • the third input data 430a corresponding to the first input data 410a may be used as the correct answer data.
  • the segmenting process 450 may generate a training data set 460 including second input data 420a corresponding to the peptide and third input data 430a corresponding to the CDR3.
  • the third input data 430a corresponding to the second input data 420a can be used as the correct answer data.
  • the segmentation process 450 generates two types of training data sets 460, and applies the generated two types of training data sets 460 to the prediction model 470 independently.
  • the prediction model 470 may be one integrated model or may be composed of a plurality of separate models for receiving and processing each learning data set 470.
  • the segmenting process 450 includes first input data 410a corresponding to MHC, second input data 420a corresponding to peptide, and third input data 430a corresponding to CDR3. ) can be created.
  • this learning data set 460 third input data 430a corresponding to the first input data 410a and the second input data 420a may be used as correct answer data.
  • the segmenting process 450 may generate input data in the form of concatenated first input data 410a and second input data 420a, and third input data 430a.
  • the learning data set 460 can be created by using the correct answer data corresponding to the input data.
  • input data in an integrated form can be generated in such a way that, for example, amino acid sequences corresponding to MHC and amino acid sequences corresponding to peptides are concatenated with each other.
  • concatenated first and second input data may be used in the inference process of the prediction model 470, and CDR3 corresponding to this concatenated input data may be output.
  • CDR3 for the first input data and CDR3 for the second input data are combined or input to another model, so that the first input data and the second input data The corresponding CDR3 may be output.
  • the grouping process may obtain the CDR3 list 510 from an external database or a database included in the computing device.
  • the CDR3 list 510 may include amino acid sequences corresponding to existing CDR3s.
  • the amino acid sequences included in the CDR3 list 510 are various numbers (K), such as 7 amino acids, 8 amino acids, 9 amino acids, 10 amino acids, or 11 amino acids. It can be made up of amino acids. These specific lengths of amino acids may be referred to as an amino acid set. For example, assuming that the total number of amino acids is 20, amino acid sequences with a length of 4 may exist in a total number of 20 to the power of 4. A combination of amino acids included in the number of 20 to the power of 4 may be referred to as an amino acid set. In this situation, the number of amino acid sets of length 4 can be a total of 20 to the power of 4.
  • the frequency of appearance in the CDR3 list 510 can be determined.
  • the process of determining how many sets of amino acids of a specific length appear or exist within the range of amino acid sequences included in the CDR3 list 510 may be referred to as the frequency of occurrence analysis 500 in FIG. 5 .
  • specific amino acid sequences among amino acid sequences included in the CDR3 list 510 may be tokenized through frequency of occurrence analysis 500 .
  • the computing device 100 may include tokenized amino acid sequences into the token list 520 during the grouping process.
  • Token list 520 may include tokens generated through a grouping process.
  • the computing device 100 determines a first set of amino acids whose first frequency of occurrence is greater than or equal to a first predetermined threshold among sets of amino acids whose amino acid sequences have a length of K, and selects the first set of amino acids in the CDR3 list 510. Excluding the 1 amino acid set, the appearance frequency division (500) can be performed by reducing the length to a specific unit (e.g., 1) based on K and determining the frequency of appearance for each of the amino acid sets of the reduced length. there is.
  • a specific unit e.g. 1, 1
  • computing device 100 determines, for each of the sets of amino acids whose amino acid sequences have a length of K-1, a second frequency of occurrence within the CDR3 list 510, and And among sets of amino acids whose amino acid sequences have a length of K-1, a second set of amino acids whose second frequency of occurrence is equal to or greater than a predetermined second threshold value may be determined.
  • the computing device 100 performs tokenization of the length of K on the first amino acid sets determined according to the result of the appearance frequency analysis 500 for the amino acid set of the length K, and tokenizes the amino acid set of the length K-1.
  • Tokenization of a length of K-1 may be performed on the second sets of amino acids determined according to the results of the frequency of occurrence analysis (500). Tokens generated according to the results of tokenization may be stored in the token list 520.
  • K is a natural number of 1 or more or a natural number of 2 or more, and the first threshold and the second threshold may have the same or different values.
  • the grouping process may obtain the CDR3 list 510 from an external database or a database included in the computing device.
  • the grouping process includes, among sets of amino acids whose amino acid sequences are N-M in length, in the token list 520 the M+1th set of amino acids whose frequency of occurrence in the CDR3 list 510 is greater than or equal to a predetermined threshold, and
  • the token list 520 can be constructed by removing the M+1 amino acid set from the CDR3 list 510.
  • the grouping process after constructing the token list 520, may increment the value of M by 1 and determine whether a termination condition has been satisfied.
  • the grouping process if the termination condition is not satisfied, re-performs the step of constructing the token list, and if the termination condition is satisfied, amino acid sequence length corresponding to each of the amino acid sets included in the token list 520.
  • Tokenization can be performed by generating a token corresponding to each set.
  • M is an integer greater than 0, and N-M can be a natural number greater than 2.
  • the termination condition may include conditions for determining whether to further perform the frequency analysis (500) while reducing the length of the amino acid sequence or to end the frequency analysis (500) here. You can.
  • the termination condition may include a first termination condition corresponding to N-M ⁇ 1. If the above termination condition is satisfied based on the current values of N and M, the computing device 100 may terminate the frequency of occurrence analysis 500 without increasing the value of M.
  • the termination condition may include a second termination condition corresponding to N-M ⁇ 2.
  • the grouping process may perform tokenization by additionally generating a number of tokens corresponding to the types of amino acids whose amino acid sequence length is 1.
  • amino acids with an amino acid sequence length of 1 may include 20 amino acids plus 21 amino acids with an X amino acid added.
  • amino acids whose amino acid sequence length is 1 may include any type of amino acid that can represent one amino acid.
  • the threshold used in the frequency of occurrence analysis 500 may be varied to have a negative correlation with the magnitude of the value of N-M. For example, when the value of N-M is large, the size of the threshold may be relatively low.
  • computing device 100 may include the extracted sets of amino acids of length 4 in token list 520 and remove them from CDR3 list 510 (540).
  • step 550 may be performed with the amino acid sets of length 4 extracted from the amino acid sequences included in the CDR3 list 510 excluded.
  • the threshold for the frequency of appearance is exemplified as x%, the same as in step 530, but it is also possible to use different thresholds for each stage depending on the implementation aspect.
  • the threshold may be set to have a negative correlation (e.g., inverse proportion, linear decrease, etc.) with the size of n. Through this negative correlation between the threshold and the amino acid length, tokenization of long amino acid sequences can be sufficiently secured.
  • computing device 100 may include the extracted sets of amino acids of length 3 in token list 520 and remove them from CDR3 list 510 (560).
  • computing device 100 may include the extracted sets of amino acids of length 2 in token list 520 and remove them from CDR3 list 510 (580).
  • step 590 may be performed with the amino acid sets of length 2 extracted from the amino acid sequences included in the CDR3 list 510 excluded.
  • the technique according to an embodiment of the present disclosure is universal and consistent when performing more accurate predictions for CDR3 corresponding to MHC and peptides containing amino acid sequences. You can use localized tokens.
  • tokens generated based on the grouping process according to the embodiment of FIG. 5 may have a length corresponding to the length of the amino acid sequence (i.e., the value of n).
  • first input data corresponding to the MHC, second input data corresponding to the peptide, and Tokenization may be performed on the third input data corresponding to CDR3. That is, the technique according to an embodiment of the present disclosure performs tokenization through frequency analysis (500) of amino acid sequences included in the CDR3 list (510), and performs tokenization into MHC, peptide, and CDR3. Can be applied to all.
  • Figure 6 illustratively shows a segmentation process according to one embodiment of the present disclosure.
  • Reference number 610 represents a learning data set with MHC and peptide as questions and CDR3 as the answer according to an embodiment of the present disclosure.
  • Reference number 620 refers to a first learning data set (630) with MHC as a question and CDR3 as the correct answer, and a second learning data set (640) with peptides as a question and CDR3 as the correct answer, according to another embodiment of the present disclosure. ).
  • first input data (t1, t2, t3, ... tn) corresponding to MHC and second input data (t'1, t'2, t'3, ... t'n) corresponding to the peptide. ) as question (0) and the third input data (t''1, t''2, t''3, ... t''n) corresponding to CDR3 as answer (1).
  • a learning data set 610 is disclosed.
  • each of CLS, t1, t2, t3, t'1, t'2, t'3, SEP, t''1, t''2, and t''3 may correspond to one token.
  • the first input data (t1, t2, t3, ... tn) corresponding to the MHC is set as a question (0)
  • the third input data (t''1, t') corresponding to the CDR3 is set as question (0).
  • the first learning data set 630 with '2, t''3, ... t''n) as the correct answer (1) is disclosed.
  • the second input data (t'1, t'2, t'3, ... t'n) is set as question (0)
  • a second learning data set 640 with '3,...t''n) as the correct answer (1) is disclosed.
  • each of CLS, t1, t2, t3, t'1, t'2, t'3, SEP, t''1, t''2, and t''3 may correspond to one token.
  • the first learning data 630 and the second learning data 640 may be learned through different models. Through post-processing of the results learned through different models, the final CDR3 sequence corresponding to the peptide and MHC can be generated.
  • the CLS token in the present disclosure represents a token indicating the beginning of a sentence, and the SEP may represent a separator token inserted between tokens to distinguish the tokens.
  • the segmenting process of the present disclosure can generate a learning data set for learning a prediction model by combining the generated tokens with a delimiter token and a start token.
  • the prediction model in this disclosure may mean an artificial intelligence-based generation model.
  • the prediction model may include a Recurrent Neural Network (RNN), Long Short Term Memory (LSTM) network, or Bidirectional Encoder Representations from Transformers (BERT).
  • RNN Recurrent Neural Network
  • LSTM Long Short Term Memory
  • BERT Bidirectional Encoder Representations from Transformers
  • Next Sentence Prediction (NSP) in a language model such as BERT usually randomly generates the question (0) and the correct answer (1).
  • NSP Next Sentence Prediction
  • CDR3 data can be used as the correct answer (1).
  • CDR3 data is not randomly generated. Since most amino acid sequences will have false values when randomly generated, effective learning is difficult to implement, and a more efficient prediction model can be learned through a technique according to an embodiment of the present disclosure.
  • a Masked Learning method may be used in the learning process of a prediction model. After applying a mask to some amino acids among the amino acid sequences included in the learning data sets 610 and 620, semi-supervised learning may be performed to match the masked amino acids.
  • the target to which the mask is applied here may be limited to amino acid sequences corresponding to the correct answer (1). Accordingly, the accuracy of the prediction model for predicting the corresponding CDR3 by receiving peptides and MHC can be further increased.
  • multiple masks may be applied to one training data set.
  • the Masked Learning method can be implemented by applying X amino acids, which represent all amino acids or the average of amino acids, to the other mask in the process of matching one of the plurality of masks. Accordingly, since the feature called
  • the technique according to an example of the present disclosure can be performed by using a model pre-trained through semi-supervised learning and applying fine tuning of the supervised learning method.
  • a technique according to an example of the present disclosure may be implemented by a prediction model including one or more encoders and/or decoders.
  • a technique according to an example of the present disclosure is a Masked Learning method that masks some tokens and allows the prediction model to match them, and Next Sentence Prediction that matches the context or next specific token when two token sets or two tokens are given. method can be used.
  • an artificial intelligence-based system that inputs amino acid sequences corresponding to peptides and/or MHC or tokens corresponding to peptides and/or MHC and outputs the length of the corresponding TCR
  • the model can be utilized further.
  • an artificial intelligence-based method that inputs amino acid sequences corresponding to peptides and/or MHC or tokens corresponding to peptides and/or MHC and outputs the length of the corresponding CDR3 The model can be used additionally.
  • an artificial device that inputs amino acid sequences corresponding to a peptide and/or MHC or tokens corresponding to a peptide and/or MHC and outputs the corresponding V type and J type.
  • Intelligence-based models can be additionally utilized.
  • amino acid sequences corresponding to the peptide and/or MHC or tokens corresponding to the peptide and/or MHC are taken as input and the CDR3 with the corresponding V type and J type is used as input.
  • An artificial intelligence-based model that outputs the length of the random insertion sequence can be additionally used.
  • the technique according to an embodiment of the present disclosure can use this additional artificial intelligence model to obtain information about the corresponding CDR3 and/or V type and J type from the peptide and/or MHC, and CDR3 and/or Masked learning for the prediction model can be performed by using information about the V type and J type as input.
  • the prediction model may be learned by applying a mask to at least some of the tokens or sequences associated with CDR3, thereby predicting tokens or sequences corresponding to the applied mask.
  • this artificial intelligence-based model can be further utilized.
  • the artificial intelligence-based model receives the amino acid sequence and/or token corresponding to the peptide and/or MHC and outputs information related to CDR3, and the prediction model that inputs the information related to CDR3 is finally used to determine the peptide and/or Alternatively, it can be learned to output the sequence of CDR3 using the amino acid sequence and/or token corresponding to MHC as input.
  • the prediction model may be designed to include the additional models based on artificial intelligence described above. Accordingly, two models may exist within the prediction model, and the first model can obtain information about the corresponding CDR3 and/or V type and J type from the corresponding peptide and/or MHC. And the amino acid sequence of CDR3 can be output through the second model among the prediction models by using information about CDR3 and/or V type and J type as input.
  • the Next Sentence Prediction method in the present disclosure is a process of learning to predict CDR3 from a peptide, for example, by recognizing the amino acid sequences corresponding to the peptide as one sentence and the amino acid sequences corresponding to CDR3 as one sentence. may include.
  • the Next Sentence Prediction method in the present disclosure is a process of learning to predict CDR3 from MHC by recognizing amino acid sequences corresponding to MHC as one Sentence and amino acid sequences corresponding to CDR3 as one Sentence. may include.
  • the Next Sentence Prediction method in the present disclosure is a process of learning to predict CDR3 from pMHC by recognizing the amino acid sequences corresponding to pMHC as one Sentence and the amino acid sequences corresponding to CDR3 as one Sentence. may include.
  • the Next Sentence Prediction method in the present disclosure recognizes amino acid sequences corresponding to MHC as one Sentence, recognizes amino acid sequences corresponding to peptides as one Sentence, and recognizes amino acid sequences corresponding to CDR3 as one Sentence. By recognizing it as a sentence, it can include a learning process to predict the CDR3 corresponding to the peptide and MHC.
  • the masking target may be limited to amino acid sequences and/or tokens corresponding to CDR3.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of a computing environment according to one embodiment of the present disclosure.
  • a component, module, or unit in the present disclosure includes routines, procedures, programs, components, data structures, etc. that perform a specific task or implement a specific abstract data type. Additionally, one of ordinary skill in the art will understand that the methods presented in this disclosure can be used in uni-processor or multiprocessor computing devices, minicomputers, mainframe computers, as well as personal computers, handheld computing devices, microprocessor-based or programmable consumer electronics, etc. ( It will be fully appreciated that each of these may be implemented with other computer system configurations, including those capable of operating in conjunction with one or more associated devices.
  • Embodiments described in this disclosure can also be practiced in distributed computing environments where certain tasks are performed by remote processing devices that are linked through a communications network.
  • program modules may be located in both local and remote memory storage devices.
  • Computer-readable media can be any medium that can be accessed by a computer, and such computer-readable media includes volatile and non-volatile media, transitory and non-transitory media, removable and non-transitory media. Includes removable media.
  • Computer-readable media may include computer-readable storage media and computer-readable transmission media.
  • Computer-readable storage media refers to volatile and non-volatile media, transient and non-transitory media, removable and non-removable, implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data. Includes media.
  • Computer readable storage media may include RAM, ROM, EEPROM, flash memory or other memory technology, CD-ROM, digital video disk (DVD) or other optical disk storage, magnetic cassette, magnetic tape, magnetic disk storage or other magnetic storage. This includes, but is not limited to, a device, or any other medium that can be accessed by a computer and used to store desired information.
  • a computer-readable transmission medium typically implements computer-readable instructions, data structures, program modules, or other data on a modulated data signal, such as a carrier wave or other transport mechanism. Includes all information delivery media.
  • modulated data signal refers to a signal in which one or more of the characteristics of the signal have been set or changed to encode information within the signal.
  • computer-readable transmission media includes wired media such as a wired network or direct-wired connection, and wireless media such as acoustic, RF, infrared, and other wireless media. Combinations of any of the above are also intended to be included within the scope of computer-readable transmission media.
  • Computer 2002 which includes a processing unit 2004, a system memory 2006, and a system bus 2008.
  • Computer 200 herein may be used interchangeably with computing device.
  • System bus 2008 couples system components, including but not limited to system memory 2006, to processing unit 2004.
  • Processing unit 2004 may be any of a variety of commercially available processors. Dual processors and other multiprocessor architectures may also be used as processing units 2004.
  • System bus 2008 may be any of several types of bus structures that may further be interconnected to a memory bus, peripheral bus, and local bus using any of a variety of commercial bus architectures.
  • System memory 2006 includes read only memory (ROM) 2010 and random access memory (RAM) 2012.
  • the basic input/output system (BIOS) is stored in non-volatile memory (2010), such as ROM, EPROM, and EEPROM, and is a basic input/output system (BIOS) that helps transfer information between components within the computer (2002), such as during startup. Contains routines.
  • RAM 2012 may also include high-speed RAM, such as static RAM for caching data.
  • Computer 2002 may also read from or use an internal hard disk drive (HDD) 2014 (e.g., EIDE, SATA), magnetic floppy disk drive (FDD) 2016 (e.g., removable diskette 2018). (for writing to), SSDs, and optical disk drives (2020) (e.g., for reading CD-ROM disks (2022) or for reading from or writing to other high-capacity optical media, such as DVDs).
  • HDD hard disk drive
  • FDD magnetic floppy disk drive
  • SSDs for writing to
  • optical disk drives (2020) e.g., for reading CD-ROM disks (2022) or for reading from or writing to other high-capacity optical media, such as DVDs.
  • the hard disk drive 2014, magnetic disk drive 2016, and optical disk drive 2020 are connected to a system bus 2008 by a hard disk drive interface 2024, magnetic disk drive interface 2026, and optical drive interface 2028, respectively. ) can be connected to.
  • the interface 2024 for implementing an external drive includes, for example, at least one or both of
  • drives and their associated computer-readable media provide non-volatile storage of data, data structures, computer-executable instructions, and the like.
  • drive and media correspond to storing any data in a suitable digital format.
  • computer-readable storage media refers to removable optical media such as HDDs, removable magnetic disks, and CDs or DVDs, those skilled in the art will also recognize removable optical media such as zip drives, magnetic cassettes, flash memory cards, cartridges, etc. It will be appreciated that other types of computer-readable storage media may also be used in the exemplary operating environment and that any such media may contain computer-executable instructions for performing the methods of the invention. .
  • a number of program modules may be stored in the drive and RAM 2012, including an operating system 2030, one or more application programs 2032, other program modules 2034, and program data 2036. All or portions of the operating system, applications, modules and/or data may also be cached in RAM 2012. It will be appreciated that the invention may be implemented on various commercially available operating systems or combinations of operating systems.
  • a user may input commands and information into the computer 2002 through one or more wired/wireless input devices, such as a pointing device such as a keyboard 2038 and a mouse 2040.
  • Other input devices may include microphones, IR remote controls, joysticks, game pads, stylus pens, touch screens, etc.
  • input device interface 2042 which is often connected to the system bus 2008, but may also include a parallel port, an IEEE 1394 serial port, a game port, a USB port, an IR interface, It can be connected by other interfaces, etc.
  • a monitor 2044 or other type of display device is also connected to system bus 2008 through an interface, such as a video adapter 2046.
  • computers typically include other peripheral output devices (not shown) such as speakers, printers, etc.
  • Computer 2002 may operate in a networked environment using logical connections to one or more remote computers, such as remote computer(s) 2048, via wired and/or wireless communications.
  • Remote computer(s) 2048 may be a workstation, server computer, router, personal computer, portable computer, microprocessor-based entertainment device, peer device, or other conventional network node, and generally refers to computer 2002.
  • memory storage device 2050 is shown, although it includes many or all of the components described.
  • the logical connections depicted include wired/wireless connections to a local area network (LAN) 2052 and/or a larger network, such as a wide area network (WAN) 2054.
  • LAN and WAN networking environments are common in offices and companies and facilitate enterprise-wide computer networks, such as intranets, all of which can be connected to a worldwide computer network, such as the Internet.
  • computer 2002 When used in a LAN networking environment, computer 2002 is connected to local network 2052 through wired and/or wireless communications network interfaces or adapters 2056. Adapter 2056 may facilitate wired or wireless communication to LAN 2052, which also includes a wireless access point installed thereon for communicating with wireless adapter 2056.
  • the computer 2002 When used in a WAN networking environment, the computer 2002 may include a modem 2058, connected to a communication server on the WAN 2054, or other means of establishing communication over the WAN 2054, such as via the Internet. has Modem 2058, which may be internal or external and a wired or wireless device, is coupled to system bus 2008 via serial port interface 2042.
  • program modules described for computer 2002, or portions thereof may be stored in remote memory/storage device 2050. It will be appreciated that the network connections shown are exemplary and that other means of establishing a communications link between computers may be used.
  • Computer 2002 may be associated with any wireless device or object deployed and operating in wireless communications, such as a printer, scanner, desktop and/or portable computer, portable data assistant (PDA), communications satellite, wirelessly detectable tag. Performs actions to communicate with any device or location and telephone. This includes at least Wi-Fi and Bluetooth wireless technologies. Accordingly, communication may be a predefined structure as in a conventional network or may simply be ad hoc communication between at least two devices.
  • wireless communications such as a printer, scanner, desktop and/or portable computer, portable data assistant (PDA), communications satellite, wirelessly detectable tag.
  • TCR information corresponding to pMHC It can be used in computing devices, systems, etc. to generate TCR information corresponding to pMHC.

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Abstract

Disclosed is a method for training an artificial intelligence-based prediction model, executed by a computing device. The method may comprise the steps of: acquiring first input data corresponding to the major histocompatibility complex (MHC), second input data corresponding to peptides, and third input data corresponding to the CDR3 of a T Cell Receptor (TCR) corresponding to both the MHC and the peptides - where the first input data include amino acids of a first sequence corresponding to the MHC, the second input data include amino acids of a second sequence corresponding to the peptides, and the third input data include amino acids of a third sequence corresponding to the CDR3; performing preprocessing, which includes grouping and segmenting processes for the first, second, and third input data to generate a training data set; and using the training data set to train the artificial intelligence-based prediction model to generate a prediction result that includes the third input data from the first and second input data. FIG. 3 may serve as a representative figure.

Description

인공지능 기술을 이용하여 PMHC에 대응되는 TCR 정보를 생성하기 위한 방법 및 장치Method and device for generating TCR information corresponding to PMHC using artificial intelligence technology
본 개시내용은 인공지능 기술에 관한 것이며, 보다 구체적으로 인공지능 기술을 이용하여 펩타이드-주조직 적합성 복합체(pMHC)와 TCR(T Cell Receptor) 간의 관계를 분석하기 위한 관한 것이다.This disclosure relates to artificial intelligence technology, and more specifically, to analyzing the relationship between peptide-major histocompatibility complex (pMHC) and T Cell Receptor (TCR) using artificial intelligence technology.
주조직 적합성 복합체는 면역계에서 작용하는 'MHC 분자'를 암호화하는 유전자 자리이다. MHC 분자에는 1형(class I)과 2형(class II)이 존재할 수 있다. The major histocompatibility complex is a locus that encodes ‘MHC molecules’ that function in the immune system. MHC molecules can be of type 1 (class I) and type 2 (class II).
면역펩티돔은 세포의 표면에서 표현되는 펩타이드들의 세트를 의미하며, 예를 들어 면역펩티돔은 MHC와 연관된 펩타이드들의 조합을 의미할 수 있다.An immunopeptidome refers to a set of peptides expressed on the surface of a cell. For example, an immunopeptidome may refer to a combination of peptides associated with MHC.
인간 백혈구 항원(Human Leukocyte Antigen; HLA)은 인간의 주조직 적합성 복합체(Major Histocompatibility Complex; MHC) 유전자에 의해 생성되는 당단백 분자이다. HLA는 성숙한 적혈구에는 존재하지 않지만 미성숙 적아세포(erythroblast)에서는 발현이 되며 백혈구 및/또는 혈소판 등의 혈액세포를 포함한 인체 내 모든 조직세포의 표면에 발현된다. MHC 유전자는 모든 척추동물에 존재하며 인간의 MHC 유전자를 HLA 유전자, 이로부터 발현된 산물을 HLA이라고 한다.Human Leukocyte Antigen (HLA) is a glycoprotein molecule produced by the human Major Histocompatibility Complex (MHC) gene. HLA is not present in mature red blood cells, but is expressed in immature erythroblasts and is expressed on the surface of all tissue cells in the human body, including blood cells such as white blood cells and/or platelets. MHC genes exist in all vertebrates, and the human MHC gene is called an HLA gene, and the product expressed therefrom is called HLA.
MHC 유전자들은 자기(self) 및 비자기(non-self)의 인지, 항원 자극에 대한 면역반응, 세포성 면역과 체액성 면역의 조절 및 질병에 대한 감수성 등에 관여한다. MHC 유전자의 산물인 HLA는 고형 장기이식에서 이식된 장기의 생존에 있어서 ABO 혈액형 다음으로 중요한 항원이다. HLA는 골수이식에 있어서 이식의 성패에 가장 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 따라서, HLA의 차이를 면역학적으로 인지하는 것이 이식된 조직에 대한 거부반응(rejection action)의 첫 단계라 볼 수 있다. 또한, 수혈요법에 있어서 HLA와 항체는 혈소판수혈불응증, 발열성 비용혈성 수혈 부작용, 급성 폐손상, 수혈 후 이식편대숙주병과 같은 여러 가지 부작용의 발생에 중요한 역할을 한다.MHC genes are involved in recognition of self and non-self, immune response to antigen stimulation, regulation of cellular and humoral immunity, and susceptibility to disease. HLA, a product of the MHC gene, is the second most important antigen after the ABO blood group in the survival of the transplanted organ in solid organ transplantation. HLA is known to play the most important role in the success or failure of bone marrow transplantation. Therefore, immunological recognition of HLA differences can be considered the first step in rejection action against transplanted tissue. Additionally, in transfusion therapy, HLA and antibodies play an important role in the occurrence of various side effects such as platelet transfusion refractoriness, febrile non-hemolytic transfusion side effects, acute lung injury, and post-transfusion graft-versus-host disease.
HLA는 MHC와 마찬가지로 크게 Class I 및 Class II로 분류될 수 있다. Class I은 HLA-A, HLA-B, HLA-C로 분류되고 대부분의 유핵세포 및 혈소판에서 발현되며, 세포독성 T 세포가 바이러스에 감염된 세포나 종양세포를 인지하여 제거할 때 항원 인식(antigen recognition)에 필수적이다. HLA Class II는 HLA-DR, HLA-DQ, HLA-DP로 분류되고 B 세포, 단핵세포, 수지상세포, 활성화된 T 세포에서 발현되며, 헬퍼 T 세포의 항원 수용체(antigen receptor)와 작용하여 세포성 및 체액성 면역반응을 유발하고, 그리고 항원제시세포에 표현된 항원을 인지할 때 필수적인 것으로 알려져 있다. HLA는 인간이 가지고 있는 유전자 중에서 가장 큰 다형성(polymorphism)을 보이는 유전자이며 인종 및 민족 간에도 빈도 차이가 존재한다. HLA, like MHC, can be broadly classified into Class I and Class II. Class I is classified into HLA-A, HLA-B, and HLA-C and is expressed in most nucleated cells and platelets. When cytotoxic T cells recognize and eliminate virus-infected cells or tumor cells, they recognize antigens. ) is essential. HLA Class II is classified into HLA-DR, HLA-DQ, and HLA-DP and is expressed in B cells, monocytes, dendritic cells, and activated T cells. It interacts with the antigen receptor of helper T cells to induce cellular It is known to be essential for inducing humoral immune responses and recognizing antigens expressed on antigen-presenting cells. HLA is a gene that shows the greatest polymorphism among genes possessed by humans, and differences in frequency also exist among races and ethnicities.
감염 미생물 유래의 단백질 혹은 암세포 특유의 단백질에서 유래한 펩타이드가 MHC에 결합하여 세포표면에 제시되면 T 세포가 인식하여 면역반응을 유발함으로써 감염된 세포 혹은 암세포를 제거하게 된다. 이처럼 T 세포는 정상적인 인체에 존재하지 않는 이물질에 대한 특정한 면역반응을 결정하는 핵심 조절자(player)이다. 따라서, pMHC와 결합되는 TCR(T Cell Receptor)에 대한 예측은 감염질환이나 암의 예방을 위한 개인화된 백신의 개발에 활용될 수 있다. When a peptide derived from an infectious microorganism-derived protein or a cancer cell-specific protein binds to MHC and is presented on the cell surface, T cells recognize it and trigger an immune response to eliminate the infected cell or cancer cell. In this way, T cells are key regulators (players) that determine specific immune responses to foreign substances that do not exist in the normal human body. Therefore, prediction of TCR (T Cell Receptor) binding to pMHC can be used in the development of personalized vaccines to prevent infectious diseases or cancer.
이와 관련하여 대한민국 등록특허 10-2322832가 안출되어 있다.In relation to this, Republic of Korea Patent No. 10-2322832 has been issued.
본 개시내용은 전술한 배경기술에 대응하여 안출된 것으로, pMHC와 결합가능한 TCR을 보다 효율적인 방식으로 그리고/또는 보다 정확하게 예측 또는 식별하기 위함이다.The present disclosure has been made in response to the above-described background technology, and is intended to predict or identify TCRs capable of binding pMHC in a more efficient manner and/or more accurately.
본 개시내용의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present disclosure are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
본 개시내용의 일 실시예에 따라, 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는, 인공지능 기반의 예측 모델을 학습시키는(training) 방법이 개시된다. 상기 방법은: 주조직 적합 복합체(MHC: Major Histocompatibility Complex)에 대응되는 제 1 입력 데이터, 펩타이드에 대응되는 제 2 입력 데이터 및 상기 MHC와 상기 펩타이드에 대응되는 TCR(T Cell Receptor)의 CDR3에 대응되는 제 3 입력 데이터를 획득하는 단계 - 상기 제 1 입력 데이터는 상기 MHC에 대응되는 제 1 서열의 아미노산들을 포함하며, 상기 제 2 입력 데이터는 상기 펩타이드에 대응되는 제 2 서열의 아미노산들을 포함하며, 그리고 상기 제 3 입력 데이터는 상기 CDR3에 대응되는 제 3 서열의 아미노산들을 포함함 -; 상기 제 1 입력 데이터, 상기 제 2 입력 데이터 및 상기 제 3 입력 데이터에 대한 그룹화(grouping) 프로세스 및 세그멘팅(segmenting) 프로세스를 포함하는 전처리(preprocessing)를 수행함으로써, 학습 데이터 세트를 생성하는 단계; 및 상기 학습 데이터 세트를 사용하여, 상기 인공지능 기반의 예측 모델이 상기 제 1 입력 데이터 및 상기 제 2 입력 데이터로부터 상기 제 3 입력 데이터를 포함하는 예측 결과를 생성하도록, 상기 인공지능 기반의 예측 모델을 학습시키는 단계를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present disclosure, a method for training an artificial intelligence-based prediction model performed by a computing device is disclosed. The method includes: first input data corresponding to a Major Histocompatibility Complex (MHC), second input data corresponding to a peptide, and CDR3 of the MHC and a T Cell Receptor (TCR) corresponding to the peptide. Obtaining third input data - the first input data includes amino acids of a first sequence corresponding to the MHC, and the second input data includes amino acids of a second sequence corresponding to the peptide, and the third input data includes amino acids of a third sequence corresponding to the CDR3; generating a learning data set by performing preprocessing including a grouping process and a segmenting process on the first input data, the second input data, and the third input data; And using the training data set, the artificial intelligence-based prediction model generates a prediction result including the third input data from the first input data and the second input data. It may include a learning step.
일 실시예에서, 상기 예측 결과는, 상기 제 1 입력 데이터 및 상기 제 2 입력 데이터에 대응되는 상기 TCR의 V 타입 및 J 타입을 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the prediction result may further include type V and type J of the TCR corresponding to the first input data and the second input data.
일 실시예에서, 상기 그룹화 프로세스는, 상이한 길이의 아미노산 서열들 각각에 대한 출현 빈도를 분석함으로써, 상이한 길이의 아미노산 서열들 각각에 대응되는 길이를 가지는 토큰들을 생성할 수 있다.In one embodiment, the grouping process may generate tokens with a length corresponding to each of the different length amino acid sequences by analyzing the frequency of occurrence for each of the different length amino acid sequences.
일 실시예에서, 상기 그룹화 프로세스는: 제 1 길이를 가지는 아미노산 서열들에 대한 출현 빈도를 분석함에 따라 획득되는 제 1 세트의 아미노산 서열들에 대한 제 1 토큰 그룹을 생성하는 단계; 및 상기 제 1 그룹에 포함된 상기 제 1 세트의 아미노산 서열들이 제외된 상태에서, 상기 제 1 길이보다 짧은 길이인 제 2 길이를 가지는 아미노산 서열들에 대한 출현 빈도를 분석함에 따라 획득되는 제 2 세트의 아미노산 서열들을 포함하는 제 2 토큰 그룹을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 그리고 상기 제 1 토큰 그룹에 포함된 토큰들은 상기 제 1 길이를 가지며 그리고 상기 제 2 토큰 그룹에 포함된 토큰들은 상기 제 2 길이를 가질 수 있다.In one embodiment, the grouping process includes: generating a first token group for a first set of amino acid sequences obtained by analyzing the frequency of occurrence for amino acid sequences having a first length; and a second set obtained by analyzing the frequency of occurrence of amino acid sequences having a second length shorter than the first length, with the amino acid sequences of the first set included in the first group excluded. It may include generating a second token group containing amino acid sequences. And tokens included in the first token group may have the first length and tokens included in the second token group may have the second length.
일 실시예에서, 상기 출현 빈도는: 하나의 CDR3 서열 내에서 특정 아미노산 서열이 발견될 확률을 정량적으로 나타낸 값; 또는 전체 CDR3의 개수에 대한 상기 전체 CDR3에서 특정 아미노산 서열이 발견된 횟수의 비율을 정량적으로 나타낸 값을 포함할 수 있다.In one embodiment, the frequency of occurrence is: a value that quantitatively represents the probability of a specific amino acid sequence being found within one CDR3 sequence; Alternatively, it may include a value that quantitatively represents the ratio of the number of times a specific amino acid sequence is found in all CDR3s to the total number of CDR3s.
일 실시예에서, 상기 그룹화 프로세스에 의해 생성된 토큰들에 기반하여, 상기 제 1 입력 데이터, 상기 제 2 입력 데이터 및 상기 제 3 입력 데이터 각각에 대한 토큰화(tokenization)가 수행될 수 있다.In one embodiment, tokenization may be performed on each of the first input data, the second input data, and the third input data based on the tokens generated by the grouping process.
일 실시예에서, 상기 세그멘팅 프로세스는, 구분자(separator) 토큰을 사이에 두고 상기 제 1 입력 데이터에 대응되는 제 1 토큰들 및 상기 제 3 입력 데이터에 대응되는 제 3 토큰들을 포함하는 제 1 학습 데이터 세트, 및 구분자 토큰을 사이에 두고 상기 제 2 입력 데이터에 대응되는 제 2 토큰들 및 상기 제 3 입력 데이터에 대응되는 제 3 토큰들을 포함하는 제 2 학습 데이터 세트를 생성할 수 있다. 여기서 상기 제 3 토큰들은 상기 예측 모델의 학습 과정에서 정답 데이터로 사용되며, 그리고 상기 제 1 학습 데이터 세트와 상기 제 2 학습 데이터 세트는 상기 예측 모델 내에서 서로 상이한 인공지능 네트워크에 의해 학습될 수 있다.In one embodiment, the segmenting process includes a first learning process comprising first tokens corresponding to the first input data and third tokens corresponding to the third input data with a separator token in between. A second learning data set including second tokens corresponding to the second input data and third tokens corresponding to the third input data can be generated with the data set and the separator token interposed therebetween. Here, the third tokens are used as correct answer data in the learning process of the prediction model, and the first learning data set and the second learning data set can be learned by different artificial intelligence networks within the prediction model. .
일 실시예에서, 상기 세그멘팅 프로세스는, 상기 제 1 입력 데이터에 대응되는 제 1 토큰들, 상기 제 2 입력 데이터에 대응되는 제 2 토큰들, 상기 제 1 토큰들과 상기 제 2 토큰들 사이에 위치하는 제 1 구분자 토큰, 상기 제 3 입력 데이터에 대응되는 제 3 토큰들 및 상기 제 2 토큰들과 상기 제 3 토큰들 사이에 위치하는 제 2 구분자 토큰을 포함하는, 제 3 학습 데이터 세트를 생성할 수 있다. 여기서 상기 제 3 토큰들은 상기 예측 모델의 학습 과정에서 정답 데이터로 사용될 수 있다.In one embodiment, the segmentation process includes first tokens corresponding to the first input data, second tokens corresponding to the second input data, and between the first tokens and the second tokens. Generating a third training data set, including a first delimiter token located, third tokens corresponding to the third input data, and a second delimiter token located between the second tokens and the third tokens. can do. Here, the third tokens can be used as correct answer data in the learning process of the prediction model.
일 실시예에서, 상기 그룹화 프로세스는: 외부 데이터베이스 또는 상기 컴퓨팅 장치에 포함된 데이터베이스로부터 CDR3 리스트를 획득하는 단계; 아미노산 서열의 길이가 K인 아미노산 세트들 각각에 대해서, 상기 CDR3 리스트 내에서의 제 1 출현 빈도를 결정하는 단계; 상기 아미노산 서열의 길이가 K인 아미노산 세트들 중에서, 상기 제 1 출현 빈도가 사전 결정된 제 1 임계값 이상인 제 1 아미노산 세트를 결정하는 단계; 상기 아미노산 서열의 길이가 K-1인 아미노산 세트들 각각에 대해서, 상기 CDR3 리스트 내에서의 제 2 출현 빈도를 결정하는 단계; 상기 아미노산 서열의 길이가 K-1인 아미노산 세트들 중에서, 상기 제 2 출현 빈도가 사전 결정된 제 2 임계값 이상인 제 2 아미노산 세트를 결정하는 단계; 및 상기 제 1 아미노산 세트에 대해서는 K의 길이로 토큰화를 수행하고 그리고 상기 제 2 아미노산 세트에 대해서는 K-1의 길이로 토큰화를 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서 K은 2이상의 자연수이며 그리고 상기 제 1 임계값과 상기 제 2 임계값은 서로 동일하거나 또는 상이한 값을 가질 수 있다.In one embodiment, the grouping process includes: obtaining a CDR3 list from an external database or a database included in the computing device; For each set of amino acids whose amino acid sequence length is K, determining a first frequency of occurrence in the CDR3 list; Among the sets of amino acids whose length of the amino acid sequence is K, determining a first set of amino acids whose first frequency of occurrence is equal to or greater than a first predetermined threshold; For each set of amino acids whose length of amino acid sequence is K-1, determining a second frequency of occurrence in the CDR3 list; Among the sets of amino acids whose length of the amino acid sequence is K-1, determining a second set of amino acids whose second frequency of occurrence is equal to or greater than a second predetermined threshold; and performing tokenization with a length of K for the first set of amino acids and performing tokenization with a length of K-1 for the second set of amino acids. Here, K is a natural number of 2 or more, and the first threshold value and the second threshold value may have the same or different values.
일 실시예에서, 상기 제 2 출현 빈도를 결정하는 단계는, 상기 아미노산 서열의 길이가 K-1개인 아미노산 세트들 각각에 대해서, 상기 CDR3 리스트에서 상기 제 1 아미노산 세트가 제외된 범위 내에서의 상기 제 2 출현 빈도를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the step of determining the second frequency of occurrence includes, for each of the sets of amino acids whose length of the amino acid sequence is K-1, within the range in which the first set of amino acids is excluded from the CDR3 list. It may include determining a second frequency of appearance.
일 실시예에서, 상기 그룹화 프로세스는: 외부 데이터베이스 또는 상기 컴퓨팅 장치에 포함된 데이터베이스로부터 CDR3 리스트를 획득하는 단계; 아미노산 서열의 길이가 N-M인 아미노산 세트들 중에서, 상기 CDR3 리스트 내에서의 출현 빈도가 사전 결정된 임계값 이상인 제 M+1 아미노산 세트를 토큰 리스트에 포함시키고 그리고 상기 제 M+1 아미노산 세트를 상기 CDR3 리스트에서 제거하는 방식으로, 상기 토큰 리스트를 구성하는 단계 - 여기서 M은 0이상의 정수이며, 그리고 N-M은 2보다 큰 자연수임 -; 상기 토큰 리스트를 구성하는 단계가 수행된 이후, 상기 M의 값을 1 만큼 증가시키고 그리고 종료 조건이 만족되었는지 여부를 판단하는 단계, 상기 종료 조건이 만족되지 않은 경우, 상기 토큰 리스트를 구성하는 단계를 재수행하는 단계, 및 상기 종료 조건이 만족되는 경우, 상기 토큰 리스트에 포함된 아미노산 세트들 각각에 대응되는 아미노산 서열 길이로 상기 아미노산 세트들 각각에 대응되는 토큰을 생성하는 방식으로 토큰화를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the grouping process includes: obtaining a CDR3 list from an external database or a database included in the computing device; Among amino acid sets whose amino acid sequence length is N-M, include in the token list the M+1th set of amino acids whose frequency of occurrence in the CDR3 list is greater than or equal to a predetermined threshold, and include the M+1th set of amino acids in the CDR3 list. Constructing the token list by removing from - where M is an integer greater than 0, and N-M is a natural number greater than 2; After the step of constructing the token list is performed, increasing the value of M by 1 and determining whether a termination condition is satisfied; if the termination condition is not satisfied, constructing the token list Re-performing, and if the termination condition is satisfied, performing tokenization by generating a token corresponding to each of the amino acid sets included in the token list with an amino acid sequence length corresponding to each of the amino acid sets. may include.
일 실시예에서, 상기 종료 조건은, N-M≤1에 해당하는 제 1 종료 조건을 포함할 수 있다.In one embodiment, the termination condition may include a first termination condition corresponding to N-M≤1.
일 실시예에서, 상기 종료 조건은 N-M≤2에 해당하는 제 2 종료 조건을 포함하며, 상기 토큰화를 수행하는 단계는, 상기 아미노산 서열의 길이가 1인 아미노산들의 종류에 대응되는 개수의 토큰들을 추가로 생성하는 방식으로 상기 토큰화를 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the termination condition includes a second termination condition corresponding to N-M ≤ 2, and the step of performing the tokenization includes generating a number of tokens corresponding to the types of amino acids whose length of the amino acid sequence is 1. The step of performing the tokenization by additionally generating the token may be further included.
일 실시예에서, 상기 사전 결정된 임계값은, 상기 N-M의 값의 크기와 음(negative)의 상관관계를 갖도록 가변될 수 있다.In one embodiment, the predetermined threshold may be varied to have a negative correlation with the magnitude of the value of N-M.
일 실시예에서, 상기 인공지능 기반의 예측 모델은, RNN(Recurrent Neural Network), LSTM(Long Short Term Memory) 네트워크 또는 BERT(Bidirectional Encoder Representations from Transformers)를 포함할 수 있다.In one embodiment, the artificial intelligence-based prediction model may include a Recurrent Neural Network (RNN), a Long Short Term Memory (LSTM) network, or Bidirectional Encoder Representations from Transformers (BERT).
일 실시예에서, 상기 인공지능 기반의 예측 모델을 학습시키는 단계는, 아미노산 서열들 중 일부의 아미노산에 마스크(mask)를 적용한 이후, 마스킹된(masked) 아미노산을 맞추는 반-지도 학습(semi-supervised learning)을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the step of learning the artificial intelligence-based prediction model involves applying a mask to some amino acids among the amino acid sequences and then matching the masked amino acids with semi-supervised learning. It may include steps to perform learning.
일 실시예에서, 상기 인공지능 기반의 예측 모델을 학습시키는 단계는, 아미노산 서열들 중 상기 CDR3에 대응되는 제 3 서열의 아미노산들에 포함된 아미노산에 마스크를 적용한 이후, 마스킹된 아미노산을 맞추는 상기 반-지도 학습을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the step of learning the artificial intelligence-based prediction model includes applying a mask to the amino acids included in the amino acids of the third sequence corresponding to the CDR3 among the amino acid sequences, and then matching the masked amino acids. -May include steps for performing supervised learning.
일 실시예에서, 상기 인공지능 기반의 예측 모델을 학습시키는 단계는, 복수개의 에폭(epoch)들에 걸쳐 상기 예측 모델이 학습되는 경우, 에폭 단위로 상이한 위치에 상기 마스크를 적용하거나 또는 상기 에폭 단위로 상이한 크기의 상기 마스크를 적용하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the step of training the artificial intelligence-based prediction model includes applying the mask to different positions on an epoch basis when the prediction model is learned over a plurality of epochs or It may include applying the masks of different sizes.
일 실시예에서, 상기 인공지능 기반의 예측 모델을 학습시키는 단계는, 하나의 학습 데이터에 대해서 복수의 마스크들이 존재하는 경우, 상기 인공지능 기반의 예측 모델이 상기 복수의 마스크들 중 하나의 마스크를 예측할 때, 다른 하나의 마스크에 아미노산들의 평균값 또는 모든 아미노산들을 나타내는 아미노산 X를 적용할 수 있다.In one embodiment, the step of training the artificial intelligence-based prediction model includes, when a plurality of masks exist for one learning data, the artificial intelligence-based prediction model uses one mask among the plurality of masks. When making predictions, one can apply the average value of amino acids or amino acid X, which represents all amino acids, to another mask.
일 실시예에서, 상기 인공지능 기반의 예측 모델을 학습시키는 단계는, 상기 제 1 입력 데이터 및 상기 제 2 입력 데이터에 대해서, 실험적으로 면역원성(immunogenicity)이 존재하지 않는 것으로 결정된 제 3 입력 데이터를 정답 데이터로 사용함으로써 상기 인공지능 기반의 예측 모델을 학습시키는 단계를 포함할 수 있다. 여기서 상기 인공지능 기반의 예측 모델의 학습 과정에서 상기 제 3 입력 데이터는 랜덤으로 생성되지 않을 수 있다.In one embodiment, the step of learning the artificial intelligence-based prediction model includes using third input data experimentally determined to have no immunogenicity with respect to the first input data and the second input data. It may include the step of learning the artificial intelligence-based prediction model by using it as the correct answer data. Here, in the learning process of the artificial intelligence-based prediction model, the third input data may not be randomly generated.
일 실시예에서, 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장되는 컴퓨터 프로그램이 개시된다. 상기 컴퓨터 프로그램은 컴퓨팅 장치에 의해 실행 시 상기 컴퓨팅 장치로 하여금 인공지능 기반의 예측 모델을 학습시키는 동작들을 수행하도록 하며, 상기 동작들은: 주조직 적합 복합체(MHC)에 대응되는 제 1 입력 데이터, 펩타이드에 대응되는 제 2 입력 데이터 및 상기 MHC와 상기 펩타이드에 대응되는 TCR의 CDR3에 대응되는 제 3 입력 데이터를 획득하는 동작 - 상기 제 1 입력 데이터는 상기 MHC에 대응되는 제 1 서열의 아미노산들을 포함하며, 상기 제 2 입력 데이터는 상기 펩타이드에 대응되는 제 2 서열의 아미노산들을 포함하며, 그리고 상기 제 3 입력 데이터는 상기 CDR3에 대응되는 제 3 서열의 아미노산들을 포함함 -; 상기 제 1 입력 데이터, 상기 제 2 입력 데이터 및 상기 제 3 입력 데이터에 대한 그룹화 프로세스 및 세그멘팅 프로세스를 포함하는 전처리를 수행함으로써 학습 데이터 세트를 생성하는 동작; 및 상기 학습 데이터 세트를 사용하여, 상기 인공지능 기반의 예측 모델이 상기 제 1 입력 데이터 및 상기 제 2 입력 데이터로부터 상기 제 3 입력 데이터를 포함하는 예측 결과를 생성하도록, 상기 인공지능 기반의 예측 모델을 학습시키는 동작을 포함할 수 있다.In one embodiment, a computer program stored on a computer-readable storage medium is disclosed. The computer program, when executed by a computing device, causes the computing device to perform operations for learning an artificial intelligence-based prediction model, the operations comprising: first input data corresponding to the major histocompatibility complex (MHC), a peptide; An operation of acquiring second input data corresponding to and third input data corresponding to the CDR3 of the MHC and the TCR corresponding to the peptide, wherein the first input data includes amino acids of a first sequence corresponding to the MHC, , the second input data includes amino acids of a second sequence corresponding to the peptide, and the third input data includes amino acids of a third sequence corresponding to the CDR3; generating a learning data set by performing preprocessing including a grouping process and a segmenting process on the first input data, the second input data, and the third input data; And using the training data set, the artificial intelligence-based prediction model generates a prediction result including the third input data from the first input data and the second input data. It may include an operation to learn.
일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치가 개시된다. 상기 컴퓨팅 장치는, 적어도 하나의 프로세서; 및 메모리를 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 프로세서는: 주조직 적합 복합체(MHC)에 대응되는 제 1 입력 데이터, 펩타이드에 대응되는 제 2 입력 데이터 및 상기 MHC와 상기 펩타이드에 대응되는 TCR의 CDR3에 대응되는 제 3 입력 데이터를 획득하는 동작 - 상기 제 1 입력 데이터는 상기 MHC에 대응되는 제 1 서열의 아미노산들을 포함하며, 상기 제 2 입력 데이터는 상기 펩타이드에 대응되는 제 2 서열의 아미노산들을 포함하며, 그리고 상기 제 3 입력 데이터는 상기 CDR3에 대응되는 제 3 서열의 아미노산들을 포함함 -; 상기 제 1 입력 데이터, 상기 제 2 입력 데이터 및 상기 제 3 입력 데이터에 대한 그룹화 프로세스 및 세그멘팅 프로세스를 포함하는 전처리를 수행함으로써 학습 데이터 세트를 생성하는 동작; 및 상기 학습 데이터 세트를 사용하여, 상기 인공지능 기반의 예측 모델이 상기 제 1 입력 데이터 및 상기 제 2 입력 데이터로부터 상기 제 3 입력 데이터를 포함하는 예측 결과를 생성하도록, 상기 인공지능 기반의 예측 모델을 학습시키는 동작을 수행할 수 있다.A computing device according to one embodiment is disclosed. The computing device includes at least one processor; and memory. The at least one processor: first input data corresponding to a major histocompatibility complex (MHC), second input data corresponding to a peptide, and third input data corresponding to CDR3 of a TCR corresponding to the MHC and the peptide. Obtaining - the first input data includes amino acids of a first sequence corresponding to the MHC, the second input data includes amino acids of a second sequence corresponding to the peptide, and the third input data includes amino acids of a third sequence corresponding to the CDR3; generating a learning data set by performing preprocessing including a grouping process and a segmenting process on the first input data, the second input data, and the third input data; And using the training data set, the artificial intelligence-based prediction model generates a prediction result including the third input data from the first input data and the second input data. You can perform an operation to learn.
본 개시내용의 일 실시예에 따른 방법 및 장치는, pMHC와 결합가능한 TCR을 보다 효율적인 방식으로 그리고/또는 보다 정확하게 예측 또는 식별할 수 있다.Methods and devices according to an embodiment of the present disclosure can predict or identify TCRs capable of binding pMHC in a more efficient manner and/or more accurately.
도 1은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치의 블록 구성도를 개략적으로 도시한다. 1 schematically shows a block diagram of a computing device according to an embodiment of the present disclosure.
도 2는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 인공지능 기반 모델의 예시적인 구조를 도시한다.2 shows an example structure of an artificial intelligence-based model according to an embodiment of the present disclosure.
도 3은 본 개시내용의 일 실시예에 따라 TCR의 CDR3 서열을 포함하는 예측 결과를 생성하는 예측 모델의 학습 방법을 예시적으로 도시한다.Figure 3 exemplarily shows a method of learning a prediction model that generates a prediction result including the CDR3 sequence of a TCR according to an embodiment of the present disclosure.
도 4는 본 개시내용의 일 실시예에 따라 TCR의 CDR3 서열을 포함하는 예측 결과를 생성하는 방법을 예시적으로 도시한다.Figure 4 exemplarily shows a method for generating a prediction result including the CDR3 sequence of a TCR according to an embodiment of the present disclosure.
도 5는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 그룹화 프로세스를 예시적으로 나타낸다.5 exemplarily illustrates a grouping process according to one embodiment of the present disclosure.
도 6은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 세그멘팅 프로세스를 예시적으로 나타낸다.Figure 6 illustratively shows a segmentation process according to one embodiment of the present disclosure.
도 7은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 환경의 개략도이다.7 is a schematic diagram of a computing environment according to one embodiment of the present disclosure.
다양한 실시예들이 도면을 참조하여 설명된다. 본 명세서에서, 다양한 설명들이 본 개시내용의 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 본 개시내용의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하기에 앞서, 본 개시내용의 기술적 요지와 직접적 관련이 없는 구성에 대해서는 본 발명의 기술적 요지를 흩뜨리지 않는 범위 내에서 생략하였음에 유의하여야 할 것이다. 또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 발명자가 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 적절한 용어의 개념을 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.Various embodiments are described with reference to the drawings. In this specification, various descriptions are presented to provide an understanding of the disclosure. Before describing specific details for implementing the present disclosure, it should be noted that configurations that are not directly related to the technical gist of the present disclosure have been omitted to the extent that they do not distract from the technical gist of the present invention. In addition, the terms or words used in this specification and claims have meanings that are consistent with the technical idea of the present invention, based on the principle that the inventor can define the concept of appropriate terms in order to explain his or her invention in the best way. It should be interpreted as a concept.
본 명세서에서 사용되는 용어 "컴포넌트", "모듈", "시스템", "부" 등은 컴퓨터-관련 엔티티, 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 소프트웨어 및 하드웨어의 조합, 또는 소프트웨어의 실행을 지칭하며, 상호 교환 가능하게 사용될 수 있다. 예를 들어, 컴포넌트는 프로세서상에서 실행되는 처리과정(procedure), 프로세서, 객체, 실행 스레드, 프로그램, 및/또는 컴퓨터일 수 있지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 컴퓨팅 장치에서 실행되는 애플리케이션 및 컴퓨팅 장치 모두 컴포넌트일 수 있다. 하나 이상의 컴포넌트는 프로세서 및/또는 실행 스레드 내에 상주할 수 있다. 일 컴포넌트는 하나의 컴퓨터 내에 로컬화 될 수 있다. 일 컴포넌트는 2개 이상의 컴퓨터들 사이에 분배될 수 있다. 또한, 이러한 컴포넌트들은 그 내부에 저장된 다양한 데이터 구조들을 갖는 다양한 컴퓨터 판독가능한 매체로부터 실행할 수 있다. 컴포넌트들은 예를 들어 하나 이상의 데이터 패킷들을 갖는 신호(예를 들면, 로컬 시스템, 분산 시스템에서 다른 컴포넌트와 상호작용하는 하나의 컴포넌트로부터의 데이터 및/또는 신호를 통해 다른 시스템과 인터넷과 같은 네트워크를 통해 전송되는 데이터)에 따라 로컬 및/또는 원격 처리들을 통해 통신할 수 있다.As used herein, the terms "component", "module", "system", "part", etc. refer to a computer-related entity, hardware, firmware, software, a combination of software and hardware, or an implementation of software, and are used interchangeably. It can possibly be used. For example, a component may be, but is not limited to, a process running on a processor, a processor, an object, a thread of execution, a program, and/or a computer. For example, both an application running on a computing device and the computing device can be a component. One or more components may reside within a processor and/or thread of execution. A component may be localized within one computer. A component may be distributed between two or more computers. Additionally, these components can execute from various computer-readable media having various data structures stored thereon. Components may transmit signals, for example, with one or more data packets (e.g., data and/or signals from one component interacting with other components in a local system, a distributed system, to other systems and over a network such as the Internet). Depending on the data being transmitted, they may communicate through local and/or remote processes.
더불어, 용어 "또는"은 배타적 "또는"이 아니라 내포적 "또는"을 의미하는 것으로 의도된다. 즉, 달리 특정되지 않거나 문맥상 명확하지 않은 경우에, "X는 A 또는 B를 이용한다"는 자연적인 내포적 치환 중 하나를 의미하는 것으로 의도된다. 즉, X가 A를 이용하거나; X가 B를 이용하거나; 또는 X가 A 및 B 모두를 이용하는 경우, "X는 A 또는 B를 이용한다"가 이들 경우들 어느 것으로도 적용될 수 있다. 또한, 본 명세서에 사용된 "및/또는"이라는 용어는 열거된 관련 아이템들 중 하나 이상의 아이템의 가능한 모든 조합을 지칭하고 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Additionally, the term “or” is intended to mean an inclusive “or” and not an exclusive “or.” That is, unless otherwise specified or clear from context, “X utilizes A or B” is intended to mean one of the natural implicit substitutions. That is, either X uses A; Either X uses B; Or, if X uses both A and B, “X uses A or B” can apply to either of these cases. Additionally, the term “and/or” as used herein should be understood to refer to and include all possible combinations of one or more of the related listed items.
또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 다만, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 하나 이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 달리 특정되지 않거나 단수 형태를 지시하는 것으로 문맥상 명확하지 않은 경우에, 본 명세서와 청구범위에서 단수는 일반적으로 "하나 또는 그 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.Additionally, the terms “comprise” and/or “comprising” should be understood to mean that the corresponding feature and/or element is present. However, the terms “comprise” and/or “comprising” should be understood as not excluding the presence or addition of one or more other features, elements and/or groups thereof. Additionally, unless otherwise specified or the context is clear to indicate a singular form, the singular terms herein and in the claims should generally be construed to mean “one or more.”
그리고, "A 또는 B 중 적어도 하나" 또는 “A 및 B 중 적어도 하나” 라는 용어는, "A만을 포함하는 경우", "B 만을 포함하는 경우", "A와 B의 구성으로 조합된 경우"를 의미하는 것으로 해석되어야 한다. And, the term “at least one of A or B” or “at least one of A and B” means “if it contains only A,” “if it contains only B,” or “if it is a combination of A and B.” It should be interpreted to mean.
당업자들은 추가적으로 여기서 개시된 실시예들과 관련되어 설명된 다양한 예시적인 논리적 구성요소들, 블록들, 모듈들, 회로들, 수단들, 로직들, 및 알고리즘들이 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 양쪽 모두의 조합들로 구현될 수 있음을 인식해야 한다. 하드웨어 및 소프트웨어의 상호교환성을 명백하게 예시하기 위해, 다양한 예시적인 구성요소들, 블록들, 수단들, 로직들, 모듈들, 회로들, 및 단계들은 그들의 기능성 측면에서 일반적으로 위에서 설명되었다. 그러한 기능성이 하드웨어로 또는 소프트웨어로서 구현되는지 여부는 전반적인 시스템에 부과된 특정 어플리케이션(application) 및 설계 제한들에 달려 있다. 숙련된 기술자들은 각각의 특정 어플리케이션들을 위해 다양한 방법들로 설명된 기능성을 구현할 수 있다. 다만, 그러한 구현의 결정들이 본 개시내용의 영역을 벗어나게 하는 것으로 해석되어서는 안 된다.Those skilled in the art will additionally recognize that the various illustrative logical components, blocks, modules, circuits, means, logics, and algorithms described in connection with the embodiments disclosed herein may be implemented using electronic hardware, computer software, or a combination of both. It must be recognized that it can be implemented with To clearly illustrate the interchangeability of hardware and software, various illustrative components, blocks, means, logic, modules, circuits, and steps have been described above generally in terms of their functionality. Whether such functionality is implemented in hardware or software will depend on the specific application and design constraints imposed on the overall system. A skilled technician can implement the described functionality in a variety of ways for each specific application. However, such implementation decisions should not be construed as causing a departure from the scope of the present disclosure.
제시된 실시예들에 대한 설명은 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다. 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 개시의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예 들로 한정되는 것이 아니다. 본 발명은 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다. The description of the presented embodiments is provided to enable anyone skilled in the art to use or practice the present invention. Various modifications to these embodiments will be apparent to those skilled in the art. The general principles defined herein may be applied to other embodiments without departing from the scope of the disclosure. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments presented herein. The present invention is to be interpreted in the broadest scope consistent with the principles and novel features presented herein.
본 개시내용에서의 제 1, 제 2, 또는 제 3 과 같이 제 N 으로 표현되는 용어들은 적어도 하나의 엔티티들을 구분하기 위해 사용된다. 예를 들어, 제 1 과 제 2로 표현된 엔티티들은 서로 동일하거나 또는 상이할 수 있다.In the present disclosure, terms represented by N, such as first, second, or third, are used to distinguish at least one entity. For example, the entities expressed as first and second may be the same or different from each other.
본 개시내용에서는 설명의 편의를 위하여, MHC에 대한 일례로 인간 백혈구 항원(Human Leukocyte Antigen; HLA)을 예시적으로 사용하기로 한다. 따라서, 이하에서 사용되는 HLA 또는 MHC에 대한 설명은 MHC 또는 HLA에 대한 설명을 표현하기 위한 일례이며, 본 개시내용의 권리범위는 청구범위에 기재된 내용에 근거하여 결정될 것이며, HLA에 대한 예시를 통해 그 권리범위가 HLA로 제한 해석되지는 않아야 할 것이다. 이처럼, 본 개시내용에서의 HLA와 MHC는 서로 교환 가능하게 사용될 수 있다.In this disclosure, for convenience of explanation, human leukocyte antigen (HLA) is used as an example of MHC. Therefore, the description of HLA or MHC used below is an example for expressing the description of MHC or HLA, and the scope of rights of the present disclosure will be determined based on the content stated in the claims, and through examples of HLA The scope of the rights should not be interpreted as limited to HLA. As such, HLA and MHC in the present disclosure may be used interchangeably.
본 개시내용에서 사용되는 용어, “인간 백혈구 항원(HLA)”은 인간의 MHC 유전자에 의해 생성되는 당단백 분자로, 인간이 가지고 있는 유전자 중에서 가장 큰 다형성(polymorphism)을 보이는 유전자이다. HLA 타입을 결정하는 HLA 타이핑은 장기이식, 면역치료, 질병관련 연구, 친자감별과 같은 부친시험, 법의학적 이용, 유전학적 연구 등의 다양한 분야에서 매우 활발하게 이용될 수 있다. The term “human leukocyte antigen (HLA)” used in this disclosure is a glycoprotein molecule produced by the human MHC gene, and is a gene that shows the greatest polymorphism among genes possessed by humans. HLA typing, which determines HLA type, can be actively used in various fields such as organ transplantation, immunotherapy, disease-related research, paternity tests such as paternity determination, forensic use, and genetic research.
본 개시내용에서의 HLA 타입은 예를 들어, HLA-A 타입, HLA-B 타입 및/또는 HLA-C 타입을 포함할 수 있다.HLA types in the present disclosure may include, for example, HLA-A type, HLA-B type, and/or HLA-C type.
일 실시예에서, MHC와 펩타이드의 결합체는 항원제시세포(antigen presenting cell, APC)에서 프로테아좀(proteasome)을 통한 가공을 거쳐 MHC class I 분자를 통한 펩타이드 항원 제시 복합체를 의미할 수 있다. 프로테아좀은 LMP-2와 LMP-7 (low molecular weight polypeptide)의 2개의 단위체들로 구성되어 있다. 이러한 2개의 프로테아좀의 단위체들은 MHC 유전자 내의 TAP-1과 TAP-2 유전자 부근에 위치하고 있다. 프로테아좀의 단위체들은 MHC I 분자에 결합하는 펩타이드의 분해에 특히 중요하다. 사이토카인인 인터페론 감마(IFN-γ)를 세포에 처리(treatment)하면, LMP-2와 LMP-7의 발현이 유도될 수 있다. LMP-2와 LMP-7의 발현은 프로테아좀의 기질 특이성에 변화를 초래하여, 펩타이드로의 분해 능력을 증가시킨다. LMP 단백질 뿐만 아니라 MHC I, MECL-1 등의 항원제시에 관련된 단백질들이 IFN-γ에 의하여 발현이 증가하여, 항원제시 세포에서 항원제시가 증가될 수 있다.In one embodiment, the complex of MHC and peptide may refer to a peptide antigen presentation complex through MHC class I molecules after processing through the proteasome in an antigen presenting cell (APC). The proteasome is composed of two monomers, LMP-2 and LMP-7 (low molecular weight polypeptide). These two proteasome monomers are located near the TAP-1 and TAP-2 genes within the MHC gene. Proteasome monomers are particularly important for the degradation of peptides that bind to MHC I molecules. When cells are treated with the cytokine interferon gamma (IFN-γ), the expression of LMP-2 and LMP-7 can be induced. Expression of LMP-2 and LMP-7 changes the substrate specificity of the proteasome, increasing its ability to decompose into peptides. The expression of proteins related to antigen presentation, such as MHC I and MECL-1, as well as LMP proteins, is increased by IFN-γ, which can increase antigen presentation in antigen-presenting cells.
MHC I 분자는 프로테아좀에 의해 분해된 펩타이드 항원 뿐 아니라, 소포체 내에 존재하는 단백질분해효소에 의해 생성된 펩타이드와 결합하기도 한다.MHC I molecules bind not only to peptide antigens degraded by the proteasome, but also to peptides produced by proteolytic enzymes present in the endoplasmic reticulum.
타파신(tapasin)은 TAP-1(transporter associated with antigen processing)과 소포체(ER) 내에서 안정한 3차구조를 이룬 MHC I 사이의 교량 역할을 하고, 펩타이드가 들어오면 MHC I 복합체는 결합해있던 타파신과 TAP 단백질을 이탈하여 완전한 펩타이드-MHC class I 복합체가 된다.Tapasin acts as a bridge between TAP-1 (transporter associated with antigen processing) and MHC I, which has a stable tertiary structure within the endoplasmic reticulum (ER), and when a peptide enters, the MHC I complex is bound to the tapasin. It leaves the Shin and TAP proteins and becomes a complete peptide-MHC class I complex.
T세포 수용체(T cell receptor: TCR)에는 두 가지 종류가 있는데, 주로 TCRα와 TCRβ로 이루어져 있다. TCRα 사슬은 14번 염색체, TCRβ사슬은 7번 염색체에 각각 독립된 유전자좌에 있다. TCRβ는 이뮤노글로불린(immunoglobulin, Ig) 중쇄와 유사하게 V 유전자분절(segment), D 유전자분절, J 유전자분절, C 유전자분절로 구성되어있고 TCRα 사슬은 Ig 경쇄와 유사하게 D 유전자분절을 가지고있지 않으며, V, J, C 유전자분절로 이루어져 있다.There are two types of T cell receptor (TCR), mainly consisting of TCRα and TCRβ. The TCRα chain is located at an independent locus on chromosome 14, and the TCRβ chain is located on chromosome 7. TCRβ is composed of the V gene segment, D gene segment, J gene segment, and C gene segment, similar to the immunoglobulin (Ig) heavy chain, and the TCRα chain has the D gene segment, similar to the Ig light chain. It is composed of V, J, and C gene segments.
TCR의 재조합 과정은 B세포 수용체 재조합 과정과 유사한데, TCRα 사슬은 면역글로불린의 경쇄와 비슷하게 V,J 및 C 유전자분절에 의해 암호화되고 TCRβ 사슬은 DJ 결합 후 V 결합으로 형성된 V-D-J에 C가 결합하는 유전자 재조합 과정으로 형성된다. V-(D)-J의 연결은 RAG-1과 RAG-2(recombination-activating gene, 재조합 활성화 유전자)에 의해서 매개된다.The TCR recombination process is similar to the B cell receptor recombination process. The TCRα chain is encoded by V, J, and C gene segments similar to the light chain of immunoglobulin, and the TCRβ chain is formed by DJ binding followed by V binding, where C binds to V-D-J. Formed through a genetic recombination process. The connection of V-(D)-J is mediated by RAG-1 and RAG-2 (recombination-activating gene).
엔도뉴클레아제(endocuclease)에 의해 머리핀 구조의 절단이 일어나고, 이때 형성된 짧은 한 가닥의 DNA에 상보적인 P-뉴클레오티드가 첨가된다. 또한 절단 말단에 1~20개의 뉴클레오티드가 무작위로 첨가될 수 있는데, 이들을 N-뉴클레오티드라 하며, 이 과정은 TdT(terminal deoxynucleotide transferase)에 의해 매개된다. P-와 N-뉴클레오티드는 T세포 수용체의 다양성을 증가시킨다.Cleavage of the hairpin structure occurs by endonuclease, and complementary P-nucleotides are added to the short single strand of DNA formed at this time. Additionally, 1 to 20 nucleotides can be randomly added to the cut end, which are called N-nucleotides, and this process is mediated by TdT (terminal deoxynucleotide transferase). P- and N-nucleotides increase the diversity of T cell receptors.
T세포는 세포표면에 제시된 외부 항원만을 인지하는데, TCR과 MHC 분자의 펩타이드 결합 틈새부위에 제시된 항원-펩타이드 간 상호작용에 의해 성숙된 말초 T세포의 활성이 시작된다.T cells only recognize external antigens presented on the cell surface, and the activation of mature peripheral T cells begins through the interaction between the antigen and peptide presented in the peptide binding niche of the TCR and MHC molecules.
특히 대부분의 immune profiling은 TCR 서열 내 CDR3 영역의 분석에 초점이 맞춰져 있다. CDR3 영역은 항원과 receptor 사이의 상호작용에 관여하는 중요 영역으로서, 가장 변이가 많이 확인된다.In particular, most immune profiling focuses on the analysis of the CDR3 region within the TCR sequence. The CDR3 region is an important region involved in the interaction between antigen and receptor, and the most mutations are identified.
도 1은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치(100)의 블록 구성도를 개략적으로 도시한다. 1 schematically shows a block diagram of a computing device 100 according to an embodiment of the present disclosure.
본 개시의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치(100)는 프로세서(110) 및 메모리(130)를 포함할 수 있다. Computing device 100 according to an embodiment of the present disclosure may include a processor 110 and a memory 130.
도 1에 도시된 컴퓨팅 장치(100)의 구성은 간략화 하여 나타낸 예시일 뿐이다. 본 개시의 일 실시예에서 컴퓨팅 장치(100)는 컴퓨팅 장치(100)의 컴퓨팅 환경을 수행하기 위한 다른 구성들이 포함될 수 있고, 개시된 구성들 중 일부만이 컴퓨팅 장치(100)를 구성할 수도 있다. The configuration of the computing device 100 shown in FIG. 1 is only a simplified example. In one embodiment of the present disclosure, the computing device 100 may include different components for performing the computing environment of the computing device 100, and only some of the disclosed components may configure the computing device 100.
본 개시내용에서의 컴퓨팅 장치(100)는 본 개시내용의 실시예들을 구현하기 위한 시스템을 구성하는 임의의 형태의 노드를 의미할 수 있다. 컴퓨팅 장치(100)는 임의의 형태의 사용자 단말 또는 임의의 형태의 서버를 의미할 수 있다. 전술한 컴퓨팅 장치(100)의 컴포넌트들은 예시적인 것으로 일부가 제외될 수 있거나 또는 추가 컴포넌트가 포함될 수도 있다. 일례로, 전술한 컴퓨팅 장치(100)가 사용자 단말을 포함하는 경우, 출력부(미도시) 및 입력부(미도시)가 상기 컴퓨팅 장치(100)의 범위 내에 포함될 수 있다.The computing device 100 in the present disclosure may refer to any type of node constituting a system for implementing embodiments of the present disclosure. Computing device 100 may refer to any type of user terminal or any type of server. The components of the computing device 100 described above are exemplary and some may be excluded or additional components may be included. For example, when the above-described computing device 100 includes a user terminal, an output unit (not shown) and an input unit (not shown) may be included within the scope of the computing device 100.
본 개시내용에서의 컴퓨팅 장치(100)는 후술될 본 개시내용의 실시예들에 따른 기술적 특징들을 수행할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨팅 장치(100)는 MHC 및 펩타이드 대응되는 입력 데이터를 이용하는 인공지능 기반의 예측 모델을 사용하여, 입력 데이터에 대응되는 TCR의 CDR3 서열을 포함하는 예측 결과를 생성할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨팅 장치(100)는 피검체로부터 획득된 시료로부터 MHC 및 펩타이드에 대한 정보를 획득하고, MHC 및 펩타이드에 대한 정보를 기반으로 TCR의 CDR3에 대응되는 예측 결과를 생성할 수 있다.The computing device 100 in the present disclosure may perform technical features according to embodiments of the present disclosure, which will be described later. For example, the computing device 100 may use an artificial intelligence-based prediction model that uses input data corresponding to MHC and peptides to generate a prediction result including the CDR3 sequence of the TCR corresponding to the input data. For example, the computing device 100 may acquire information about MHC and peptides from a sample obtained from a subject, and generate a prediction result corresponding to CDR3 of the TCR based on the information about MHC and peptides.
본 개시내용의 일 실시예에서, 컴퓨팅 장치(100)는 염기 서열 분석(예컨대, Next Generation Sequencing)를 수행한 결과를 서버 또는 외부 엔티티 등으로부터 획득할 수 있다. 다른 실시예에서, 컴퓨팅 장치(100)는 피검체 유래의 생물학적 시료로부터 획득된 유전자 데이터(예컨대, DNA 또는 RNA)에 대한 염기 서열 분석을 수행할 수도 있다. 본 개시내용에서 사용되는 용어, 염기서열 분석은 염기의 서열을 분석할 수 있는 임의의 형태의 기법들에 의해 수행될 수 있으며, 예를 들어, 전장 유전체 염기서열 분석(whole genome sequencing), 전체 엑솜 염기서열 분석(whole exome sequencing) 또는 전체 전사체 염기서열 분석(whole transcriptome sequencing)을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In one embodiment of the present disclosure, the computing device 100 may obtain a result of performing base sequence analysis (eg, Next Generation Sequencing) from a server or an external entity. In another embodiment, the computing device 100 may perform base sequence analysis on genetic data (eg, DNA or RNA) obtained from a biological sample derived from a subject. As used in the present disclosure, the term base sequencing may be performed by any type of technique capable of analyzing the sequence of bases, for example, whole genome sequencing, whole exome. It may include, but is not limited to, whole exome sequencing or whole transcriptome sequencing.
본 개시내용에서 사용되는 용어, 피검체는 주조직 적합 복합체(MHC), 펩타이드 및/또는 이들의 결합체(complex)를 포함하는 생물학적 시료를 획득하기 위한 대상체 또는 개체를 의미할 수 있다. As used in the present disclosure, the term "subject" may refer to a subject or individual for obtaining a biological sample containing a major histocompatibility complex (MHC), a peptide, and/or a complex thereof.
본 개시내용에서 사용되는 용어, 시료는 MHC 타입을 결정하고자 하는 개체 또는 대상체로부터 획득된 것이라면 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들어 생검 등으로 얻어진 세포나 조직, 혈액, 전혈, 혈청, 혈장, 타액, 뇌척수액, 각종 분비물, 소변 및/또는 대변 등일 수 있다. 바람직하게 시료는 혈액, 혈장, 혈청, 타액, 비액, 객담, 복수, 질 분비물 및/또는 소변으로 이루어진 군에서 선택될 수 있으며, 보다 바람직하게는 혈액, 혈장 또는 혈청일 수 있다. 상기 시료는 검출 또는 진단에 사용하기 전에 사전 처리할 수 있다. 예를 들어, 사전처리 방법은 균질화(homogenization), 여과, 증류, 추출, 농축, 방해 성분의 불활성화, 및/또는 시약의 첨가 등을 포함할 수 있다. 본 개시내용에서, 생물학적 시료는 조직, 세포, 전혈, 및/또는 혈액인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The terms and samples used in the present disclosure can be used without limitation as long as they are obtained from an individual or subject whose MHC type is to be determined, for example, cells or tissues obtained through biopsy, blood, whole blood, serum, plasma, saliva, etc. It may be cerebrospinal fluid, various secretions, urine and/or feces, etc. Preferably, the sample may be selected from the group consisting of blood, plasma, serum, saliva, nasal fluid, sputum, ascites, vaginal secretions and/or urine, and more preferably may be blood, plasma or serum. The sample may be pretreated prior to use for detection or diagnosis. For example, pretreatment methods may include homogenization, filtration, distillation, extraction, concentration, inactivation of interfering components, and/or addition of reagents, etc. In the present disclosure, the biological sample may be, but is not limited to, tissue, cells, whole blood, and/or blood.
일 실시예에서, 프로세서(110)는 적어도 하나의 코어로 구성될 수 있으며, 컴퓨팅 장치(100)의 중앙 처리 장치(CPU: central processing unit), 범용 그래픽 처리 장치 (GPGPU: general purpose graphics processing unit), 텐서 처리 장치(TPU: tensor processing unit) 등의 데이터 분석 및/또는 처리를 위한 프로세서를 포함할 수 있다. In one embodiment, the processor 110 may consist of at least one core, such as a central processing unit (CPU) and a general purpose graphics processing unit (GPGPU) of the computing device 100. , may include a processor for data analysis and/or processing, such as a tensor processing unit (TPU).
프로세서(110)는 메모리(130)에 저장된 컴퓨터 프로그램을 판독하여 본 개시내용의 일 실시예에 따라, TCR의 CDR3 서열을 포함하는 예측 결과를 생성할 수 있다.The processor 110 may read the computer program stored in the memory 130 and generate a prediction result including the CDR3 sequence of the TCR, according to an embodiment of the present disclosure.
본 개시의 일 실시예에 따라 프로세서(110)는 신경망의 학습을 위한 연산을 수행할 수도 있다. 프로세서(110)는 딥러닝(DL: deep learning)에서 학습을 위한 입력 데이터의 처리, 입력 데이터에서의 피쳐 추출, 오차 계산, 역전파(backpropagation)를 이용한 신경망의 가중치 업데이트 등의 신경망의 학습을 위한 계산을 수행할 수 있다. 프로세서(110)의 CPU, GPGPU, 및 TPU 중 적어도 하나가 네트워크 함수의 학습을 처리할 수 있다. 예를 들어, CPU 와 GPGPU가 함께 네트워크 함수의 학습, 네트워크 함수를 이용한 데이터 분류를 처리할 수 있다. 또한, 본 개시의 일 실시예에서 복수의 컴퓨팅 장치들의 프로세서들을 함께 사용하여 네트워크 함수의 학습, 네트워크 함수를 이용한 데이터 분류를 처리할 수도 있다. 또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치에서 수행되는 컴퓨터 프로그램은 CPU, GPGPU 또는 TPU 실행가능 프로그램일 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, the processor 110 may perform an operation for learning a neural network. The processor 110 is used for learning neural networks, such as processing input data for learning in deep learning (DL), extracting features from input data, calculating errors, and updating the weights of the neural network using backpropagation. Calculations can be performed. At least one of the CPU, GPGPU, and TPU of the processor 110 may process learning of the network function. For example, CPU and GPGPU can work together to process learning of network functions and data classification using network functions. Additionally, in one embodiment of the present disclosure, processors of a plurality of computing devices may be used together to process learning of a network function and data classification using a network function. Additionally, a computer program executed in a computing device according to an embodiment of the present disclosure may be a CPU, GPGPU, or TPU executable program.
추가적으로, 프로세서(110)는 통상적으로 컴퓨팅 장치(100)의 전반적인 동작을 처리할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(110)는 컴퓨팅 장치(100)에 포함된 구성요소들을 통해 입력 또는 출력되는 데이터, 정보, 또는 신호 등을 처리하거나 저장부에 저장된 응용 프로그램을 구동함으로써, 사용자에게 적절한 정보 또는 기능을 제공 또는 처리할 수 있다.Additionally, processor 110 may typically handle overall operations of computing device 100. For example, the processor 110 processes data, information, or signals input or output through components included in the computing device 100 or runs an application program stored in the storage to provide appropriate information or information to the user. Functions can be provided or processed.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 메모리(130)는 프로세서(110)가 생성하거나 결정한 임의의 형태의 정보 및 컴퓨팅 장치(100)가 수신한 임의의 형태의 정보를 저장할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 메모리(130)는 프로세서(110)가 본 개시의 실시예들에 따른 동작을 수행하도록 하는 컴퓨터 소프트웨어를 저장하는 저장매체 일 수 있다. 따라서, 메모리(130)는 본 개시내용에 실시예들을 수행하는 데 필요한 소프트웨어 코드, 코드의 실행 대상이 되는 데이터, 코드의 실행 결과를 저장하기 위한 컴퓨터 판독 매체들을 의미할 수 있다.According to one embodiment of the present disclosure, the memory 130 may store any type of information generated or determined by the processor 110 and any type of information received by the computing device 100. According to an embodiment of the present disclosure, the memory 130 may be a storage medium that stores computer software that allows the processor 110 to perform operations according to embodiments of the present disclosure. Accordingly, the memory 130 may refer to computer-readable media for storing software codes required to perform embodiments of the present disclosure, data to be executed by the codes, and execution results of the codes.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 메모리(130)는 임의의 타입의 저장 매체를 의미할 수 있다 예를 들어, 메모리(130)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치(100)는 인터넷(internet) 상에서 상기 메모리(130)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)와 관련되어 동작할 수도 있다. 전술한 메모리에 대한 기재는 예시일 뿐, 본 개시내용에서 사용되는 메모리(130)는 전술한 예시들로 제한되지 않는다.According to one embodiment of the present disclosure, the memory 130 may refer to any type of storage medium. For example, the memory 130 may be a flash memory type or a hard disk type. ), multimedia card micro type, card type memory (e.g. SD or XD memory, etc.), RAM (Random Access Memory), SRAM (Static Random Access Memory), ROM (Read-Only) Memory, ROM), EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM (Programmable Read-Only Memory), magnetic memory, magnetic disk, and optical disk. The computing device 100 may operate in connection with web storage that performs a storage function of the memory 130 on the Internet. The description of the memory described above is only an example, and the memory 130 used in the present disclosure is not limited to the examples described above.
본 개시내용에서의 통신부(미도시)는 유선 및 무선 등과 같은 그 통신 양태를 가리지 않고 구성될 수 있으며, 단거리 통신망(PAN: Personal Area Network), 근거리 통신망(WAN: Wide Area Network) 등 다양한 통신망으로 구성될 수 있다. 또한, 상기 네트워크부(150) 공지의 월드와이드웹(WWW: World Wide Web) 기반으로 동작할 수 있으며, 적외선(IrDA: Infrared Data Association) 또는 블루투스(Bluetooth)와 같이 단거리 통신에 이용되는 무선 전송 기술을 이용할 수도 있다.The communication unit (not shown) in the present disclosure can be configured regardless of the communication mode, such as wired or wireless, and can be used in various communication networks such as a personal area network (PAN) and a wide area network (WAN). It can be configured. In addition, the network unit 150 can operate based on the well-known World Wide Web (WWW), and is a wireless transmission technology used for short-distance communication such as Infrared Data Association (IrDA) or Bluetooth. You can also use .
본 개시내용에서의 컴퓨팅 장치(100)는 임의의 형태의 사용자 단말 및/또는 임의의 형태의 서버를 포함할 수 있다. 따라서, 본 개시내용의 실시예들은 서버 및/또는 사용자 단말에 의해 수행될 수 있다. Computing device 100 in the present disclosure may include any type of user terminal and/or any type of server. Accordingly, embodiments of the present disclosure may be performed by a server and/or a user terminal.
사용자 단말은 서버 또는 다른 컴퓨팅 장치와 상호작용 가능한 임의의 형태의 단말을 포함할 수 있다. 사용자 단말은 예를 들어, 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), PDA(personal digital assistants), 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC) 및 울트라북(ultrabook)을 포함할 수 있다. A user terminal may include any type of terminal capable of interacting with a server or other computing device. User terminals include, for example, mobile phones, smart phones, laptop computers, personal digital assistants (PDAs), slate PCs, tablet PCs, and ultrabooks. It can be included.
서버는 예를 들어, 마이크로프로세서, 메인프레임 컴퓨터, 디지털 프로세서, 휴대용 디바이스 및 디바이스 제어기 등과 같은 임의의 타입의 컴퓨팅 시스템 또는 컴퓨팅 장치를 포함할 수 있다. Servers may include any type of computing system or computing device, such as, for example, microprocessors, mainframe computers, digital processors, portable devices, and device controllers.
추가적인 실시예에서 전술한 서버는 TCR 정보, 면역펩티돔 정보, 펩타이드 시퀀스의 정보, 염기 서열 정보 또는 유전자 정보를 저장 및 관리하는 엔티티를 의미할 수도 있다. 서버는 면역펩티돔 정보, 펩타이드 서열의 정보, 위치 별 아미노산 식별자들의 정보, 염기 서열 정보, 유전자 정보 또는 데이터베이스(예를 들어, McPas, TCR3F, Huarc, VDJdb, IMGT)의 신뢰도 정보 등을 저장하기 위한 저장부(미도시)를 포함할 수 있으며, 저장부는 서버내에 포함되거나 혹은 서버의 관리 하에 존재할 수 있다. 다른 예시로, 저장부는 서버 외부에 존재하여 서버와 통신가능한 형태로 구현될 수도 있다. 이 경우 서버와는 상이한 다른 외부 서버에 의해 저장부가 관리 및 제어될 수 있다.In an additional embodiment, the above-described server may mean an entity that stores and manages TCR information, immunopeptidome information, peptide sequence information, base sequence information, or genetic information. The server is used to store immunopeptidome information, peptide sequence information, amino acid identifier information for each position, nucleotide sequence information, genetic information, or database reliability information (e.g., McPas, TCR3F, Huarc, VDJdb, IMGT). It may include a storage unit (not shown), and the storage unit may be included in a server or may exist under the management of the server. As another example, the storage unit may be implemented in a form that exists outside the server and can communicate with the server. In this case, the storage may be managed and controlled by an external server that is different from the server.
도 2는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 인공지능 기반 모델의 예시적인 구조를 도시한다.2 shows an example structure of an artificial intelligence-based model according to an embodiment of the present disclosure.
본 명세서에 걸쳐, 예측 모델, 인공지능 기반의 예측 모델, 인공지능 모델, 인공지능 기반 모델, 연산 모델, 신경망, 네트워크 함수, 뉴럴 네트워크(neural network)는 동일한 의미로 사용될 수 있다. Throughout this specification, prediction model, artificial intelligence-based prediction model, artificial intelligence model, artificial intelligence-based model, computational model, neural network, network function, and neural network may be used with the same meaning.
신경망은 일반적으로 노드라 지칭될 수 있는 상호 연결된 계산 단위들의 집합으로 구성될 수 있다. 이러한 노드들은 뉴런(neuron)들로 지칭될 수도 있다. 신경망은 적어도 하나 이상의 노드들을 포함하여 구성된다. 신경망들을 구성하는 노드(또는 뉴런)들은 하나 이상의 링크에 의해 상호 연결될 수 있다.A neural network can generally consist of a set of interconnected computational units, which can be referred to as nodes. These nodes may also be referred to as neurons. A neural network consists of at least one node. Nodes (or neurons) that make up neural networks may be interconnected by one or more links.
신경망 내에서, 링크를 통해 연결된 하나 이상의 노드들은 상대적으로 입력 노드 및 출력 노드의 관계를 형성할 수 있다. 입력 노드 및 출력 노드의 개념은 상대적인 것으로서, 하나의 노드에 대하여 출력 노드 관계에 있는 임의의 노드는 다른 노드와의 관계에서 입력 노드 관계에 있을 수 있으며, 그 역도 성립할 수 있다. 상술한 바와 같이, 입력 노드 대 출력 노드 관계는 링크를 중심으로 생성될 수 있다. 하나의 입력 노드에 하나 이상의 출력 노드가 링크를 통해 연결될 수 있으며, 그 역도 성립할 수 있다. Within a neural network, one or more nodes connected through a link may form a relative input node and output node relationship. The concepts of input node and output node are relative, and any node in an output node relationship with one node may be in an input node relationship with another node, and vice versa. As described above, input node to output node relationships can be created around links. One or more output nodes can be connected to one input node through a link, and vice versa.
하나의 링크를 통해 연결된 입력 노드 및 출력 노드 관계에서, 출력 노드의 데이터는 입력 노드에 입력된 데이터에 기초하여 그 값이 결정될 수 있다. 여기서 입력 노드와 출력 노드를 상호 연결하는 링크는 가중치(weight)를 가질 수 있다. 가중치는 가변적일 수 있으며, 신경망이 원하는 기능을 수행하기 위해, 사용자 또는 알고리즘에 의해 가변 될 수 있다. 예를 들어, 하나의 출력 노드에 하나 이상의 입력 노드가 각각의 링크에 의해 상호 연결된 경우, 출력 노드는 상기 출력 노드와 연결된 입력 노드들에 입력된 값들 및 각각의 입력 노드들에 대응하는 링크에 설정된 가중치에 기초하여 출력 노드 값을 결정할 수 있다.In a relationship between an input node and an output node connected through one link, the value of the data of the output node may be determined based on the data input to the input node. Here, the link connecting the input node and the output node may have a weight. Weights may be variable and may be varied by the user or algorithm in order for the neural network to perform the desired function. For example, when one or more input nodes are connected to one output node by respective links, the output node is set to the values input to the input nodes connected to the output node and the links corresponding to each input node. The output node value can be determined based on the weight.
상술한 바와 같이, 신경망은 하나 이상의 노드들이 하나 이상의 링크를 통해 상호 연결되어 신경망 내에서 입력 노드 및 출력 노드 관계를 형성한다. 신경망 내에서 노드들과 링크들의 개수 및 노드들과 링크들 사이의 연관관계, 링크들 각각에 부여된 가중치의 값에 따라, 신경망의 특성이 결정될 수 있다. 예를 들어, 동일한 개수의 노드 및 링크들이 존재하고, 링크들의 가중치 값이 상이한 두 신경망이 존재하는 경우, 두 개의 신경망들은 서로 상이한 것으로 인식될 수 있다.As described above, in a neural network, one or more nodes are interconnected through one or more links to form an input node and output node relationship within the neural network. The characteristics of the neural network can be determined according to the number of nodes and links within the neural network, the correlation between the nodes and links, and the value of the weight assigned to each link. For example, if there are two neural networks with the same number of nodes and links and different weight values of the links, the two neural networks may be recognized as different from each other.
신경망은 하나 이상의 노드들의 집합으로 구성될 수 있다. 신경망을 구성하는 노드들의 부분 집합은 레이어(layer)를 구성할 수 있다. 신경망을 구성하는 노드들 중 일부는, 최초 입력 노드로부터의 거리들에 기초하여, 하나의 레이어(layer)를 구성할 수 있다. 예를 들어, 최초 입력 노드로부터 거리가 n인 노드들의 집합은, n 레이어를 구성할 수 있다. 최초 입력 노드로부터 거리는, 최초 입력 노드로부터 해당 노드까지 도달하기 위해 거쳐야 하는 링크들의 최소 개수에 의해 정의될 수 있다. 그러나, 이러한 레이어의 정의는 설명을 위한 임의적인 것으로서, 신경망 내에서 레이어의 차수는 상술한 것과 상이한 방법으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 노드들의 레이어는 최종 출력 노드로부터 거리에 의해 정의될 수도 있다.A neural network may consist of a set of one or more nodes. A subset of nodes that make up a neural network can form a layer. Some of the nodes constituting the neural network may form one layer based on the distances from the first input node. For example, a set of nodes with a distance n from the initial input node may constitute n layers. The distance from the initial input node can be defined by the minimum number of links that must be passed to reach the node from the initial input node. However, this definition of a layer is arbitrary for explanation purposes, and the order of a layer within a neural network may be defined in a different way than described above. For example, a layer of nodes may be defined by distance from the final output node.
본 개시내용의 일 실시예에서, 뉴런들 또는 노드들의 집합은 레이어라는 표현으로 정의될 수 있다. In one embodiment of the present disclosure, a set of neurons or nodes may be defined by the expression layer.
최초 입력 노드는 신경망 내의 노드들 중 다른 노드들과의 관계에서 링크를 거치지 않고 데이터가 직접 입력되는 하나 이상의 노드들을 의미할 수 있다. 또는, 신경망 네트워크 내에서, 링크를 기준으로 한 노드 간의 관계에 있어서, 링크로 연결된 다른 입력 노드들을 가지지 않는 노드들을 의미할 수 있다. 이와 유사하게, 최종 출력 노드는 신경망 내의 노드들 중 다른 노드들과의 관계에서, 출력 노드를 가지지 않는 하나 이상의 노드들을 의미할 수 있다. 또한, 히든 노드는 최초 입력 노드 및 최후 출력 노드가 아닌 신경망을 구성하는 노드들을 의미할 수 있다. The initial input node may refer to one or more nodes in the neural network into which data is directly input without going through links in relationships with other nodes. Alternatively, in the relationship between nodes based on links within a neural network, it may refer to nodes that do not have other input nodes connected by links. Similarly, the final output node may refer to one or more nodes that do not have an output node in their relationship with other nodes among the nodes in the neural network. Additionally, hidden nodes may refer to nodes constituting a neural network other than the first input node and the last output node.
본 개시의 일 실시예에 따른 신경망은 입력 레이어의 노드의 개수가 출력 레이어의 노드의 개수와 동일할 수 있으며, 입력 레이어에서 히든 레이어로 진행됨에 따라 노드의 수가 감소하다가 다시 증가하는 형태의 신경망일 수 있다. 또한, 본 개시의 다른 일 실시예에 따른 신경망은 입력 레이어의 노드의 개수가 출력 레이어의 노드의 개수 보다 적을 수 있으며, 입력 레이어에서 히든 레이어로 진행됨에 따라 노드의 수가 감소하는 형태의 신경망일 수 있다. 또한, 본 개시의 또 다른 일 실시예에 따른 신경망은 입력 레이어의 노드의 개수가 출력 레이어의 노드의 개수보다 많을 수 있으며, 입력 레이어에서 히든 레이어로 진행됨에 따라 노드의 수가 증가하는 형태의 신경망일 수 있다. 본 개시의 또 다른 일 실시예에 따른 신경망은 상술한 신경망들의 조합된 형태의 신경망일 수 있다.The neural network according to an embodiment of the present disclosure is a neural network in which the number of nodes in the input layer may be the same as the number of nodes in the output layer, and the number of nodes decreases and then increases again as it progresses from the input layer to the hidden layer. You can. In addition, the neural network according to another embodiment of the present disclosure may be a neural network in which the number of nodes in the input layer may be less than the number of nodes in the output layer, and the number of nodes decreases as it progresses from the input layer to the hidden layer. there is. In addition, the neural network according to another embodiment of the present disclosure may be a neural network in which the number of nodes in the input layer may be greater than the number of nodes in the output layer, and the number of nodes increases as it progresses from the input layer to the hidden layer. You can. A neural network according to another embodiment of the present disclosure may be a neural network that is a combination of the above-described neural networks.
딥 뉴럴 네트워크(DNN: deep neural network, 심층신경망)는 입력 레이어와 출력 레이어 외에 복수의 히든 레이어를 포함하는 신경망을 의미할 수 있다. 딥 뉴럴 네트워크를 이용하면 데이터의 잠재적인 구조(latent structures)를 파악할 수 있다. 즉, 사진, 글, 비디오, 음성, 단백질 시퀀스 구조, 유전자 시퀀스 구조, 펩타이드 서열의 구조, 음악의 잠재적인 구조(예를 들어, 어떤 물체가 사진에 있는지, 글의 내용과 감정이 무엇인지, 음성의 내용과 감정이 무엇인지 등), 및/또는 펩타이드와 MHC 간의 결합 친화도를 파악할 수 있다. 딥 뉴럴 네트워크는 컨볼루션 뉴럴 네트워크(CNN: convolutional neural network), 리커런트 뉴럴 네트워크(RNN: recurrent neural network), 오토 인코더(auto encoder), 적대적 생성 네트워크(GAN: Generative Adversarial Network), 제한 볼츠만 머신(RBM: restricted boltzmann machine), 심층 신뢰 네트워크(DBN: deep belief network), Q 네트워크, U 네트워크, 샴 네트워크, 등을 포함할 수 있다. 전술한 딥 뉴럴 네트워크의 기재는 예시일 뿐이며 본 개시는 이에 제한되지 않는다.A deep neural network (DNN) may refer to a neural network that includes multiple hidden layers in addition to the input layer and output layer. Deep neural networks allow you to identify latent structures in data. That is, the potential structure of a photo, text, video, voice, protein sequence structure, gene sequence structure, peptide sequence structure, music (e.g., which object is in the photo, what is the content and emotion of the text, the voice (what the content and emotions are, etc.), and/or the binding affinity between the peptide and MHC. Deep neural networks include convolutional neural networks (CNNs), recurrent neural networks (RNNs), auto encoders, generative adversarial networks (GANs), and restricted Boltzmann machines ( It may include restricted boltzmann machine (RBM), deep belief network (DBN), Q network, U network, Siamese network, etc. The description of the deep neural network described above is only an example and the present disclosure is not limited thereto.
일례로, 본 개시내용의 인공지능 기반의 예측 모델은, 인공지능 기반의 예측 모델은, RNN(Recurrent Neural Network), LSTM(Long Short Term Memory) 네트워크 또는 BERT(Bidirectional Encoder Representations from Transformers)를 포함할 수 있다.For example, the artificial intelligence-based prediction model of the present disclosure may include a Recurrent Neural Network (RNN), a Long Short Term Memory (LSTM) network, or a Bidirectional Encoder Representations from Transformers (BERT). You can.
본 개시내용의 인공지능 기반의 예측 모델은 입력 레이어, 히든 레이어 및 출력 레이어를 포함하는 전술한 임의의 구조의 네트워크 구조에 의해 표현될 수 있다.The artificial intelligence-based prediction model of the present disclosure can be expressed by a network structure of any of the structures described above, including an input layer, a hidden layer, and an output layer.
본 개시내용의 인공지능 기반 모델에서 사용될 수 있는 뉴럴 네트워크는 지도 학습(supervised learning), 비지도 학습(unsupervised learning), 반지도학습(semi supervised learning), 또는 강화학습(reinforcement learning) 중 적어도 하나의 방식으로 학습될 수 있다. 뉴럴 네트워크의 학습은 뉴럴 네트워크가 특정한 동작을 수행하기 위한 지식을 뉴럴 네트워크에 적용하는 과정일 수 있다. 일례로, 본 개시내용의 일 실시예에 따른 예측 모델은, 아미노산 서열들 중 일부의 아미노산에 마스크(mask)를 적용한 이후, 마스킹된(masked) 아미노산을 맞추는 반-지도 학습(semi-supervised learning) 방법으로 학습될 수 있다.Neural networks that can be used in the artificial intelligence-based model of the present disclosure include at least one of supervised learning, unsupervised learning, semi-supervised learning, or reinforcement learning. It can be learned in this way. Learning of a neural network may be a process of applying knowledge for the neural network to perform a specific operation to the neural network. For example, a prediction model according to an embodiment of the present disclosure applies a mask to some of the amino acids in the amino acid sequences and then uses semi-supervised learning to match the masked amino acids. It can be learned in this way.
뉴럴 네트워크는 출력의 오류를 최소화하는 방향으로 학습될 수 있다. 뉴럴 네트워크의 학습에서 반복적으로 학습 데이터를 뉴럴 네트워크에 입력시키고 학습 데이터에 대한 뉴럴 네트워크의 출력과 타겟의 에러를 계산하고, 에러를 줄이기 위한 방향으로 뉴럴 네트워크의 에러를 뉴럴 네트워크의 출력 레이어에서부터 입력 레이어 방향으로 역전파(backpropagation)하여 뉴럴 네트워크의 각 노드의 가중치를 업데이트 하는 과정이다. 지도 학습의 경우 각각의 학습 데이터에 정답이 라벨링되어있는 학습 데이터를 사용하며(즉, 라벨링된 학습 데이터), 비지도 학습의 경우는 각각의 학습 데이터에 정답이 라벨링되어 있지 않을 수 있다. 즉, 예를 들어 데이터 분류에 관한 지도 학습의 경우의 학습 데이터는 학습 데이터 각각에 카테고리가 라벨링 된 데이터 일 수 있다. 라벨링된 학습 데이터가 뉴럴 네트워크에 입력되고, 뉴럴 네트워크의 출력(카테고리)과 학습 데이터의 라벨을 비교함으로써 오류(error)가 계산될 수 있다. 다른 예로, 데이터 분류에 관한 비지도 학습의 경우 입력인 학습 데이터가 뉴럴 네트워크 출력과 비교됨으로써 오류가 계산될 수 있다. 계산된 오류는 뉴럴 네트워크에서 역방향(즉, 출력 레이어에서 입력 레이어 방향)으로 역전파 되며, 역전파에 따라 뉴럴 네트워크의 각 레이어의 각 노드들의 연결 가중치가 업데이트 될 수 있다. 업데이트 되는 각 노드의 연결 가중치는 학습률(learning rate)에 따라 변화량이 결정될 수 있다. 입력 데이터에 대한 뉴럴 네트워크의 계산과 에러의 역전파는 학습 사이클(epoch)을 구성할 수 있다. 학습률은 뉴럴 네트워크의 학습 사이클의 반복 횟수에 따라 상이하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 뉴럴 네트워크의 학습 초기에는 높은 학습률을 사용하여 뉴럴 네트워크가 빠르게 일정 수준의 성능을 확보하도록 하여 효율성을 높이고, 학습 후기에는 낮은 학습률을 사용하여 정확도를 높일 수 있다.Neural networks can be trained to minimize output errors. In neural network learning, learning data is repeatedly input into the neural network, the output of the neural network and the error of the target for the learning data are calculated, and the error of the neural network is transferred from the output layer of the neural network to the input layer in the direction of reducing the error. This is the process of updating the weight of each node in the neural network through backpropagation. In the case of supervised learning, learning data in which the correct answer is labeled in each learning data is used (i.e., labeled learning data), and in the case of unsupervised learning, the correct answer may not be labeled in each learning data. That is, for example, in the case of supervised learning on data classification, the training data may be data in which each training data is labeled with a category. Labeled training data is input to the neural network, and the error can be calculated by comparing the output (category) of the neural network with the label of the training data. As another example, in the case of unsupervised learning on data classification, the error can be calculated by comparing the input training data with the neural network output. The calculated error is backpropagated in the reverse direction (i.e., from the output layer to the input layer) in the neural network, and the connection weight of each node in each layer of the neural network can be updated according to backpropagation. The amount of change in the connection weight of each updated node may be determined according to the learning rate. The neural network's calculation of input data and backpropagation of errors can constitute a learning cycle (epoch). The learning rate may be applied differently depending on the number of repetitions of the learning cycle of the neural network. For example, in the early stages of learning a neural network, a high learning rate can be used to ensure that the neural network quickly achieves a certain level of performance to increase efficiency, and in the later stages of training, a low learning rate can be used to increase accuracy.
뉴럴 네트워크의 학습에서 일반적으로 학습 데이터는 실제 데이터(즉, 학습된 뉴럴 네트워크를 이용하여 처리하고자 하는 데이터)의 부분집합일 수 있으며, 따라서, 학습 데이터에 대한 오류는 감소하나 실제 데이터에 대해서는 오류가 증가하는 학습 사이클이 존재할 수 있다. 과적합(overfitting)은 이와 같이 학습 데이터에 과하게 학습하여 실제 데이터에 대한 오류가 증가하는 현상이다. 예를 들어, 노란색 고양이를 보여 고양이를 학습한 뉴럴 네트워크가 노란색 이외의 고양이를 보고는 고양이임을 인식하지 못하는 현상이 과적합의 일종일 수 있다. 과적합은 머신러닝 알고리즘의 오류를 증가시키는 원인으로 작용할 수 있다. 이러한 과적합을 막기 위하여 다양한 최적화 방법이 사용될 수 있다. 과적합을 막기 위해서는 학습 데이터를 증가시키거나, 레귤라리제이션(regularization), 학습의 과정에서 네트워크의 노드 일부를 비활성화하는 드롭아웃(dropout), 배치 정규화 레이어(batch normalization layer)의 활용 등의 방법이 적용될 수 있다.In the learning of neural networks, the training data can generally be a subset of real data (i.e., the data to be processed using the learned neural network), and thus the error for the training data is reduced, but the error for the real data is reduced. There may be an incremental learning cycle. Overfitting is a phenomenon in which errors in actual data increase due to excessive learning on training data. For example, a phenomenon in which a neural network that learned a cat by showing a yellow cat fails to recognize that it is a cat when it sees a non-yellow cat may be a type of overfitting. Overfitting can cause errors in machine learning algorithms to increase. To prevent such overfitting, various optimization methods can be used. To prevent overfitting, methods such as increasing the training data, regularization, dropout to disable some of the network nodes during the learning process, and use of a batch normalization layer are used. It can be applied.
본 개시의 일 실시예에 따른 데이터 구조를 저장한 컴퓨터 판독가능 매체가 개시된다. 전술한 데이터 구조는 본 개시내용에서의 저장부에 저장될 수 있으며, 프로세서에 의해 실행될 수 있으며 그리고 통신부에 의해 송수신될 수 있다.A computer-readable medium storing a data structure according to an embodiment of the present disclosure is disclosed. The above-described data structure can be stored in a storage unit in the present disclosure, executed by a processor, and transmitted and received by a communication unit.
데이터 구조는 데이터에 효율적인 접근 및 수정을 가능하게 하는 데이터의 조직, 관리, 저장을 의미할 수 있다. 데이터 구조는 특정 문제(예를 들어, 최단 시간으로 데이터 검색, 데이터 저장, 데이터 수정) 해결을 위한 데이터의 조직을 의미할 수 있다. 데이터 구조는 특정한 데이터 처리 기능을 지원하도록 설계된, 데이터 요소들 간의 물리적이거나 논리적인 관계로 정의될 수도 있다. 데이터 요소들 간의 논리적인 관계는 사용자 정의 데이터 요소들 간의 연결관계를 포함할 수 있다. 데이터 요소들 간의 물리적인 관계는 컴퓨터 판독가능 저장매체(예를 들어, 영구 저장 장치)에 물리적으로 저장되어 있는 데이터 요소들 간의 실제 관계를 포함할 수 있다. 데이터 구조는 구체적으로 데이터의 집합, 데이터 간의 관계, 데이터에 적용할 수 있는 함수 또는 명령어를 포함할 수 있다. 효과적으로 설계된 데이터 구조를 통해 컴퓨팅 장치는 컴퓨팅 장치의 자원을 최소한으로 사용하면서 연산을 수행할 수 있다. 구체적으로 컴퓨팅 장치는 효과적으로 설계된 데이터 구조를 통해 연산, 읽기, 삽입, 삭제, 비교, 교환, 검색의 효율성을 높일 수 있다.Data structure can refer to the organization, management, and storage of data to enable efficient access and modification of data. Data structure can refer to the organization of data to solve a specific problem (e.g., retrieving data, storing data, or modifying data in the shortest possible time). A data structure may be defined as a physical or logical relationship between data elements designed to support a specific data processing function. Logical relationships between data elements may include connection relationships between user-defined data elements. Physical relationships between data elements may include actual relationships between data elements that are physically stored in a computer-readable storage medium (e.g., a persistent storage device). A data structure may specifically include a set of data, relationships between data, and functions or instructions applicable to the data. Effectively designed data structures allow computing devices to perform computations while minimally using the computing device's resources. Specifically, computing devices can increase the efficiency of operations, reading, insertion, deletion, comparison, exchange, and search through effectively designed data structures.
데이터 구조는 데이터 구조의 형태에 따라 선형 데이터 구조와 비선형 데이터 구조로 구분될 수 있다. 선형 데이터 구조는 하나의 데이터 뒤에 하나의 데이터만이 연결되는 구조일 수 있다. 선형 데이터 구조는 리스트(List), 스택(Stack), 큐(Queue), 데크(Deque)를 포함할 수 있다. 리스트는 내부적으로 순서가 존재하는 일련의 데이터 집합을 의미할 수 있다. 리스트는 연결 리스트(Linked List)를 포함할 수 있다. 연결 리스트는 각각의 데이터가 포인터를 가지고 한 줄로 연결되어 있는 방식으로 데이터가 연결된 데이터 구조일 수 있다. 연결 리스트에서 포인터는 다음이나 이전 데이터와의 연결 정보를 포함할 수 있다. 연결 리스트는 형태에 따라 단일 연결 리스트, 이중 연결 리스트, 원형 연결 리스트로 표현될 수 있다. 스택은 제한적으로 데이터에 접근할 수 있는 데이터 나열 구조일 수 있다. 스택은 데이터 구조의 한 쪽 끝에서만 데이터를 처리(예를 들어, 삽입 또는 삭제)할 수 있는 선형 데이터 구조일 수 있다. 스택에 저장된 데이터는 늦게 들어갈수록 빨리 나오는 데이터 구조(LIFO-Last in First Out)일 수 있다. 큐는 제한적으로 데이터에 접근할 수 있는 데이터 나열 구조로서, 스택과 달리 늦게 저장된 데이터일수록 늦게 나오는 데이터 구조(FIFO-First in First Out)일 수 있다. 데크는 데이터 구조의 양 쪽 끝에서 데이터를 처리할 수 있는 데이터 구조일 수 있다.Data structures can be divided into linear data structures and non-linear data structures depending on the type of data structure. A linear data structure may be a structure in which only one piece of data is connected to another piece of data. Linear data structures may include List, Stack, Queue, and Deque. A list can refer to a set of data that has an internal order. The list may include a linked list. A linked list may be a data structure in which data is connected in such a way that each data has a pointer and is connected in one line. In a linked list, a pointer can contain connection information to the next or previous data. A linked list can be expressed as a singly linked list, doubly linked list, or circular linked list depending on its form. A stack may be a data listing structure that allows limited access to data. A stack can be a linear data structure in which data can be processed (for example, inserted or deleted) at only one end of the data structure. Data stored in the stack may have a data structure (LIFO-Last in First Out) where the later it enters, the sooner it comes out. A queue is a data listing structure that allows limited access to data. Unlike the stack, it can be a data structure (FIFO-First in First Out) where data stored later is released later. A deck can be a data structure that can process data at both ends of the data structure.
비선형 데이터 구조는 하나의 데이터 뒤에 복수개의 데이터가 연결되는 구조일 수 있다. 비선형 데이터 구조는 그래프(Graph) 데이터 구조를 포함할 수 있다. 그래프 데이터 구조는 정점(Vertex)과 간선(Edge)으로 정의될 수 있으며 간선은 서로 다른 두개의 정점을 연결하는 선을 포함할 수 있다. 그래프 데이터 구조 트리(Tree) 데이터 구조를 포함할 수 있다. 트리 데이터 구조는 트리에 포함된 복수개의 정점 중에서 서로 다른 두개의 정점을 연결시키는 경로가 하나인 데이터 구조일 수 있다. 즉 그래프 데이터 구조에서 루프(loop)를 형성하지 않는 데이터 구조일 수 있다.A non-linear data structure may be a structure in which multiple pieces of data are connected behind one piece of data. Nonlinear data structures may include graph data structures. A graph data structure can be defined by vertices and edges, and an edge can include a line connecting two different vertices. Graph data structure may include a tree data structure. A tree data structure may be a data structure in which there is only one path connecting two different vertices among a plurality of vertices included in the tree. In other words, it may be a data structure that does not form a loop in the graph data structure.
본 명세서에 걸쳐, 인공지능 기반 모델, 연산 모델, 신경망, 네트워크 함수, 뉴럴 네트워크(neural network)는 동일한 의미로 사용될 수 있다. 이하에서는 신경망으로 통일하여 기술한다. 데이터 구조는 신경망을 포함할 수 있다. 그리고 신경망을 포함한 데이터 구조는 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수 있다. 신경망을 포함한 데이터 구조는 또한 신경망에 의한 처리를 위하여 전처리된 데이터, 신경망에 입력되는 데이터, 신경망의 가중치, 신경망의 하이퍼 파라미터, 신경망으로부터 획득한 데이터, 신경망의 각 노드 또는 레이어와 연관된 활성 함수, 신경망의 학습을 위한 손실 함수 등을 포함할 수 있다. 신경망을 포함한 데이터 구조는 상기 개시된 구성들 중 임의의 구성 요소들을 포함할 수 있다. 즉 신경망을 포함한 데이터 구조는 신경망에 의한 처리를 위하여 전처리된 데이터, 신경망에 입력되는 데이터, 신경망의 가중치, 신경망의 하이퍼 파라미터, 신경망으로부터 획득한 데이터, 신경망의 각 노드 또는 레이어와 연관된 활성 함수, 신경망의 학습을 위한 손실 함수 등 전부 또는 이들의 임의의 조합을 포함하여 구성될 수 있다. 전술한 구성들 이외에도, 신경망을 포함한 데이터 구조는 신경망의 특성을 결정하는 임의의 다른 정보를 포함할 수 있다. 또한, 데이터 구조는 신경망의 연산 과정에 사용되거나 발생되는 모든 형태의 데이터를 포함할 수 있으며 전술한 사항에 제한되는 것은 아니다. 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 판독가능 기록 매체 및/또는 컴퓨터 판독가능 전송 매체를 포함할 수 있다. 신경망은 일반적으로 노드라 지칭될 수 있는 상호 연결된 계산 단위들의 집합으로 구성될 수 있다. 이러한 노드들은 뉴런(neuron)들로 지칭될 수도 있다. 신경망은 적어도 하나 이상의 노드들을 포함하여 구성된다.Throughout this specification, artificial intelligence-based model, computational model, neural network, network function, and neural network may be used with the same meaning. Below, it is described in a unified manner as a neural network. Data structures may include neural networks. And the data structure including the neural network may be stored in a computer-readable medium. Data structures including neural networks also include data preprocessed for processing by a neural network, data input to the neural network, weights of the neural network, hyperparameters of the neural network, data acquired from the neural network, activation functions associated with each node or layer of the neural network, neural network It may include a loss function for learning. A data structure containing a neural network may include any of the components disclosed above. In other words, the data structure including the neural network includes data preprocessed for processing by the neural network, data input to the neural network, weights of the neural network, hyperparameters of the neural network, data acquired from the neural network, activation functions associated with each node or layer of the neural network, neural network It may be configured to include all or any combination of loss functions for learning. In addition to the configurations described above, a data structure containing a neural network may include any other information that determines the characteristics of the neural network. Additionally, the data structure may include all types of data used or generated in the computational process of a neural network and is not limited to the above. Computer-readable media may include computer-readable recording media and/or computer-readable transmission media. A neural network can generally consist of a set of interconnected computational units, which can be referred to as nodes. These nodes may also be referred to as neurons. A neural network consists of at least one node.
데이터 구조는 신경망에 입력되는 데이터를 포함할 수 있다. 신경망에 입력되는 데이터를 포함하는 데이터 구조는 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수 있다. 신경망에 입력되는 데이터는 신경망 학습 과정에서 입력되는 학습 데이터 및/또는 학습이 완료된 신경망에 입력되는 입력 데이터를 포함할 수 있다. 신경망에 입력되는 데이터는 전처리(pre-processing)를 거친 데이터 및/또는 전처리 대상이 되는 데이터를 포함할 수 있다. 전처리는 데이터를 신경망에 입력시키기 위한 데이터 처리 과정을 포함할 수 있다. 따라서 데이터 구조는 전처리 대상이 되는 데이터 및 전처리로 발생되는 데이터를 포함할 수 있다. 전술한 데이터 구조는 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.The data structure may include data input to the neural network. A data structure containing data input to a neural network may be stored in a computer-readable medium. Data input to the neural network may include learning data input during the neural network learning process and/or input data input to the neural network on which training has been completed. Data input to the neural network may include data that has undergone pre-processing and/or data subject to pre-processing. Preprocessing may include a data processing process to input data into a neural network. Therefore, the data structure may include data subject to preprocessing and data generated by preprocessing. The above-described data structure is only an example and the present disclosure is not limited thereto.
데이터 구조는 신경망의 가중치를 포함할 수 있다. (본 명세서에서 가중치, 파라미터는 동일한 의미로 사용될 수 있다.) 그리고 신경망의 가중치를 포함한 데이터 구조는 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수 있다. 신경망은 복수개의 가중치를 포함할 수 있다. 가중치는 가변적일 수 있으며, 신경망이 원하는 기능을 수행하기 위해, 사용자 또는 알고리즘에 의해 가변 될 수 있다. 예를 들어, 하나의 출력 노드에 하나 이상의 입력 노드가 각각의 링크에 의해 상호 연결된 경우, 출력 노드는 상기 출력 노드와 연결된 입력 노드들에 입력된 값들 및 각각의 입력 노드들에 대응하는 링크에 설정된 가중치에 기초하여 출력 노드에서 출력되는 데이터 값을 결정할 수 있다. 전술한 데이터 구조는 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.The data structure may include the weights of the neural network. (In this specification, weights and parameters may be used with the same meaning.) And the data structure including the weights of the neural network may be stored in a computer-readable medium. A neural network may include multiple weights. Weights may be variable and may be varied by the user or algorithm in order for the neural network to perform the desired function. For example, when one or more input nodes are connected to one output node by respective links, the output node is set to the values input to the input nodes connected to the output node and the links corresponding to each input node. Based on the weight, the data value output from the output node can be determined. The above-described data structure is only an example and the present disclosure is not limited thereto.
제한이 아닌 예로서, 가중치는 신경망 학습 과정에서 가변되는 가중치 및/또는 신경망 학습이 완료된 가중치를 포함할 수 있다. 신경망 학습 과정에서 가변되는 가중치는 학습 사이클이 시작되는 시점의 가중치 및/또는 학습 사이클 동안 가변되는 가중치를 포함할 수 있다. 신경망 학습이 완료된 가중치는 학습 사이클이 완료된 가중치를 포함할 수 있다. 따라서 신경망의 가중치를 포함한 데이터 구조는 신경망 학습 과정에서 가변되는 가중치 및/또는 신경망 학습이 완료된 가중치를 포함한 데이터 구조를 포함할 수 있다. 그러므로 상술한 가중치 및/또는 각 가중치의 조합은 신경망의 가중치를 포함한 데이터 구조에 포함되는 것으로 한다. 전술한 데이터 구조는 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.As an example and not a limitation, the weights may include weights that are changed during the neural network learning process and/or weights for which neural network learning has been completed. Weights that vary during the neural network learning process may include weights at the start of the learning cycle and/or weights that vary during the learning cycle. Weights for which neural network training has been completed may include weights for which a learning cycle has been completed. Therefore, a data structure including weights of a neural network may include weights that change during the neural network learning process and/or weights that have completed neural network learning. Therefore, the above-described weights and/or combinations of each weight are included in the data structure including the weights of the neural network. The above-described data structure is only an example and the present disclosure is not limited thereto.
신경망의 가중치를 포함한 데이터 구조는 직렬화(serialization) 과정을 거친 후 컴퓨터 판독가능 저장 매체(예를 들어, 메모리, 하드 디스크)에 저장될 수 있다. 직렬화는 데이터 구조를 동일하거나 다른 컴퓨팅 장치에 저장하고 나중에 다시 재구성하여 사용할 수 있는 형태로 변환하는 과정일 수 있다. 컴퓨팅 장치는 데이터 구조를 직렬화하여 네트워크를 통해 데이터를 송수신할 수 있다. 직렬화된 신경망의 가중치를 포함한 데이터 구조는 역직렬화(deserialization)를 통해 동일한 컴퓨팅 장치 또는 다른 컴퓨팅 장치에서 재구성될 수 있다. 신경망의 가중치를 포함한 데이터 구조는 직렬화에 한정되는 것은 아니다. 나아가 신경망의 가중치를 포함한 데이터 구조는 컴퓨팅 장치의 자원을 최소한으로 사용하면서 연산의 효율을 높이기 위한 데이터 구조(예를 들어, 비선형 데이터 구조에서 B-Tree, R-Tree, Trie, m-way search tree, AVL tree, Red-Black Tree)를 포함할 수 있다. 전술한 사항은 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.The data structure including the weights of the neural network may be stored in a computer-readable storage medium (e.g., memory, hard disk) after going through a serialization process. Serialization can be the process of converting a data structure into a form that can be stored on the same or a different computing device and later reconstituted and used. Computing devices can transmit and receive data over a network by serializing data structures. Data structures containing the weights of a serialized neural network can be reconstructed on the same computing device or on a different computing device through deserialization. The data structure including the weights of the neural network is not limited to serialization. Furthermore, the data structure including the weights of the neural network is a data structure to increase computational efficiency while minimizing the use of computing device resources (e.g., B-Tree, R-Tree, Trie, m-way search tree in non-linear data structures). , AVL tree, Red-Black Tree). The foregoing is merely an example and the present disclosure is not limited thereto.
데이터 구조는 신경망의 하이퍼 파라미터(Hyper-parameter)를 포함할 수 있다. 그리고 신경망의 하이퍼 파라미터를 포함한 데이터 구조는 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수 있다. 하이퍼 파라미터는 사용자에 의해 가변되는 변수일 수 있다. 하이퍼 파라미터는 예를 들어, 학습률(learning rate), 비용 함수(cost function), 학습 사이클 반복 횟수, 가중치 초기화(Weight initialization)(예를 들어, 가중치 초기화 대상이 되는 가중치 값의 범위 설정), Hidden Unit 개수(예를 들어, 히든 레이어의 개수, 히든 레이어의 노드 수)를 포함할 수 있다. 전술한 데이터 구조는 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.The data structure may include hyper-parameters of a neural network. And the data structure including the hyperparameters of the neural network can be stored in a computer-readable medium. A hyperparameter may be a variable that can be changed by the user. Hyperparameters include, for example, learning rate, cost function, number of learning cycle repetitions, weight initialization (e.g., setting the range of weight values subject to weight initialization), Hidden Unit. It may include a number (e.g., number of hidden layers, number of nodes in hidden layers). The above-described data structure is only an example and the present disclosure is not limited thereto.
본 개시의 일 실시예에 따른 예측 모델에 대한 네트워크 함수로서 트랜스포머(transformer)가 고려될 수도 있다. 일례로, 예측 모델은 트랜스포머 기반으로 동작될 수 있다. 이러한 예측 모델은 예를 들어 어텐션 알고리즘이 적용된 순환 신경망 또는 어텐션 알고리즘이 적용된 트랜스포머를 사용하여 동작될 수 있다.A transformer may be considered as a network function for the prediction model according to an embodiment of the present disclosure. As an example, the prediction model may operate based on a transformer. This prediction model may be operated using, for example, a recurrent neural network to which an attention algorithm is applied or a transformer to which an attention algorithm is applied.
일 실시예에서, 트랜스포머는 임베딩된 데이터들을 인코딩하는 인코더 및 인코딩된 데이터들을 디코딩하는 디코더로 구성될 수 있다. 트랜스포머는 일련의 데이터(a series of data)들을 수신하여, 인코딩 및 디코딩 단계를 거처 상이한 타입의 일련의 데이터들을 출력하는 구조를 지닐 수 있다. 일 실시예에서, 일련의 데이터들은 트랜스포머가 연산가능한 형태로 가공될 수 있다. 일련의 데이터들을 트랜스포머가 연산가능한 형태로 가공하는 과정은 임베딩 과정을 포함할 수 있다. 데이터 토큰, 임베딩 벡터, 임베딩 토큰 등과 같은 표현들은, 트랜스포머가 처리할 수 있는 형태로 임베딩된 데이터들을 지칭하는 것일 수 있다. In one embodiment, the transformer may be comprised of an encoder that encodes the embedded data and a decoder that decodes the encoded data. A transformer may have a structure that receives a series of data, goes through encoding and decoding steps, and outputs a series of data of different types. In one embodiment, a series of data can be processed into a form that can be operated by a transformer. The process of processing a series of data into a form that can be operated by a transformer may include an embedding process. Expressions such as data token, embedding vector, embedding token, etc. may refer to data embedded in a form that a transformer can process.
트랜스포머가 일련의 데이터들을 인코딩 및 디코딩하기 위하여, 트랜스포머 내의 인코더 및 디코더들을 어텐션(attention) 알고리즘을 활용하여 처리할 수 있다. 어텐션 알고리즘이란 주어진 쿼리(Query)에 대해, 하나 이상의 키(Key)에 대한 유사도를 구하고, 이렇게 주어진 유사도를, 각각의 키(Key)와 대응하는 값(Value)에 반영한 후, 유사도가 반영된 값(Value)들을 가중합하여 어텐션(attention) 값을 계산하는 알고리즘을 의미할 수 있다. In order for the transformer to encode and decode a series of data, the encoders and decoders within the transformer can be processed using an attention algorithm. The attention algorithm calculates the similarity of one or more keys for a given query, reflects the given similarity to the value corresponding to each key, and returns the reflected similarity value ( It may refer to an algorithm that calculates the attention value by weighting the values.
쿼리(Query), 키(Key) 및 값(Value)를 어떻게 설정하느냐에 따라, 다양한 종류의 어텐션 알고리즘이 분류될 수 있다. 예를 들어, 쿼리, 키 및 값을 모두 동일하게 설정하여 어텐션을 구하는 경우, 이는 셀프-어텐션 알고리즘을 의미할 수 있다. 입력된 일련의 데이터들을 병렬로 처리하기 위해, 임베딩 벡터를 차원을 축소하여, 각 분할된 임베딩 벡터에 대해 개별적인 어텐션 헤드를 구하여 어텐션을 구하는 경우, 이는 멀티-헤드(multi-head) 어텐션 알고리즘을 의미할 수 있다.Depending on how the query, key, and value are set, various types of attention algorithms can be classified. For example, if attention is obtained by setting the query, key, and value all the same, this may mean a self-attention algorithm. In order to process a series of input data in parallel, when the dimension of the embedding vector is reduced and attention is obtained by obtaining individual attention heads for each divided embedding vector, this refers to a multi-head attention algorithm. can do.
일 실시예에서, 트랜스포머는 복수의 멀티-헤드 셀프 어텐션 알고리즘 또는 멀티-헤드 인코더-디코더 알고리즘을 수행하는 모듈들로 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 트랜스포머는 임베딩 레이어, 정규화 레이어, 소프트맥스(softmax) 층 등 어텐션 알고리즘이 아닌 부가적인 구성요소들 또한 포함할 수 있다. 어텐션 알고리즘을 이용하여 트랜스포머를 구성하는 방법은 Vaswani et al., Attention Is All You Need, 2017 NIPS에 개시된 방법을 포함할 수 있으며, 이는 여기에 참조로서 통합된다. In one embodiment, the transformer may be composed of modules that perform a plurality of multi-head self-attention algorithms or multi-head encoder-decoder algorithms. In one embodiment, the transformer may also include additional components other than the attention algorithm, such as an embedding layer, a normalization layer, and a softmax layer. A method of configuring a transformer using an attention algorithm may include the method disclosed in Vaswani et al., Attention Is All You Need, 2017 NIPS, which is incorporated herein by reference.
트랜스포머는 임베딩된 자연어, 임베딩된 시퀀스 정보, 분할된 이미지 데이터, 오디오 파형 등 다양한 데이터 도메인에 적용하여, 일련의 입력 데이터를 일련의 출력 데이터로 변환할 수 있다. 다양한 데이터 도메인을 가진 데이터들을 트랜스포머에 입력가능한 일련의 데이터들로 변환하기 위해, 트랜스포머는 데이터들을 임베딩할 수 있다. 트랜스포머는 일련의 입력 데이터 사이의 상대적 위치관계 또는 위상관계를 표현하는 추가적인 데이터를 처리할 수 있다. 또는 일련의 입력 데이터에 입력 데이터들 사이의 상대적인 위치관계 또는 위상관계를 표현하는 벡터들이 추가적으로 반영되어 일련의 입력 데이터가 임베딩될 수 있다. 일 예에서, 일련의 입력 데이터 사이의 상대적 위치관계는, 자연어 문장 내에서의 어순, 각각의 분할된 이미지의 상대적 위치 관계, 분할된 오디오 파형의 시간 순서 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 일련의 입력 데이터들 사이의 상대적인 위치관계 또는 위상관계를 표현하는 정보를 추가하는 과정은 위치 인코딩(positional encoding)으로 지칭될 수 있다.Transformers can be applied to various data domains such as embedded natural language, embedded sequence information, segmented image data, and audio waveforms to convert a series of input data into a series of output data. In order to convert data with various data domains into a series of data that can be input to the transformer, the transformer can embed the data. Transformers can process additional data expressing relative positional or phase relationships between a series of input data. Alternatively, a series of input data may be embedded by additionally reflecting vectors expressing relative positional relationships or phase relationships between the input data. In one example, the relative positional relationship between a series of input data may include, but is not limited to, word order within a natural language sentence, relative positional relationship of each segmented image, temporal order of segmented audio waveforms, etc. . The process of adding information expressing relative positional or phase relationships between a series of input data may be referred to as positional encoding.
데이터를 임베딩하여 트랜스포머로 변환하는 방법의 일 예는 Dosovitskiy, et al., AN IMAGE IS WORTH 16X16 WORDS: TRANSFORMERS FOR IMAGE RECOGNITION AT SCALE에 개시되어 있으며, 해당 문서는 여기에 참조로서 통합된다.An example of a method for embedding data and converting it to a transformer is disclosed in Dosovitskiy, et al., AN IMAGE IS WORTH 16X16 WORDS: TRANSFORMERS FOR IMAGE RECOGNITION AT SCALE, which document is incorporated herein by reference.
도 3은 본 개시내용의 일 실시예에 따라 TCR의 CDR3 서열을 포함하는 예측 결과를 생성하는 예측 모델의 학습 방법을 예시적으로 도시한다.Figure 3 exemplarily shows a method of learning a prediction model that generates a prediction result including the CDR3 sequence of a TCR according to an embodiment of the present disclosure.
일 실시예에서, 도 3에서 도시되는 단계들은 컴퓨팅 장치(100)에 의해 수행될 수 있다. 추가적인 실시예에서, 도 3에서 도시되는 단계들 중 일부는 사용자 단말에서 수행되고 다른 일부는 서버에서 수행되는 방식과 같이 도 3에서의 단계들은 복수의 엔티티들에 의해 구현될 수도 있다.In one embodiment, the steps shown in FIG. 3 may be performed by computing device 100. In a further embodiment, the steps shown in FIG. 3 may be implemented by multiple entities, such that some of the steps shown in FIG. 3 are performed at a user terminal and others are performed at a server.
일 실시예에서, 컴퓨팅 장치(100)는 주조직 적합 복합체(MHC)에 대응되는 제 1 입력 데이터, 펩타이드에 대응되는 제 2 입력 데이터 및 상기 MHC와 상기 펩타이드에 대응되는 TCR의 CDR3에 대응되는 제 3 입력 데이터를 획득할 수 있다(310). In one embodiment, the computing device 100 includes first input data corresponding to the major histocompatibility complex (MHC), second input data corresponding to the peptide, and first input data corresponding to the CDR3 of the MHC and the TCR corresponding to the peptide. 3 Input data can be obtained (310).
일례로, 제 1 입력 데이터는 상기 MHC에 대응되는 제 1 서열의 아미노산들을 포함하며, 제 2 입력 데이터는 상기 펩타이드에 대응되는 제 2 서열의 아미노산들을 포함하며, 그리고 제 3 입력 데이터는 상기 CDR3에 대응되는 제 3 서열의 아미노산들을 포할 수 있다. In one example, the first input data includes amino acids of a first sequence corresponding to the MHC, the second input data includes amino acids of a second sequence corresponding to the peptide, and the third input data includes amino acids in the CDR3. It may contain amino acids of a corresponding third sequence.
다른 예시로, 제 1 입력 데이터 및 제 2 입력 데이터는 서로 통합될 수 있다. 이에 따라 통합된 제 1 입력 데이터 및 제 2 입력 데이터는 MHC-펩타이드 결합체를 나타내는 아미노산 서열을 나타낼 수 있다. As another example, first input data and second input data may be integrated with each other. Accordingly, the integrated first input data and second input data may represent an amino acid sequence representing an MHC-peptide conjugate.
다른 예시로, 제 1 입력 데이터, 제 2 입력 데이터 및/또는 제 3 입력 데이터는 염기 서열(nucleic sequence)의 형태를 포함할 수도 있다.As another example, the first input data, second input data, and/or third input data may include a nucleotide sequence.
일례로, 아미노산 서열은 예를 들어, 아미노산을 나타내는 식별자들의 그룹을 포함할 수 있다.In one example, an amino acid sequence may include a group of identifiers that represent amino acids, for example.
일 실시예에서, 제 1 입력 데이터, 제 2 입력 데이터 및/또는 제 3 입력 데이터는 공공 데이터베이스 및/또는 실험 결과 데이터로부터 획득될 수 있다.In one embodiment, the first input data, second input data and/or third input data may be obtained from public databases and/or experimental result data.
추가적인 실시예에서, 입력 데이터는 아미노산 서열에 대하여 Blosum 인코딩 또는 원-핫 인코딩이 적용된 입력 데이터를 포함할 수 있다. In a further embodiment, the input data may include input data to which Blosum encoding or one-hot encoding has been applied to the amino acid sequence.
추가적인 실시예에서, 입력 데이터는 아미노산들 간의 극성을 나타내는 제 1 특징, 아미노산의 크기를 나타내는 제 2 특징, 아미노산의 소수성 또는 친수성 여부를 나타내는 제 3 특징, 아미노산의 전하의 존재 여부를 나타내는 제 4 특징, 또는 아미노산의 방향족 또는 지방족 여부를 나타내는 제 5 특징 중 적어도 하나의 특징을 추가로 포함할 수도 있다.In a further embodiment, the input data includes a first feature indicating polarity between amino acids, a second feature indicating the size of the amino acid, a third feature indicating whether the amino acid is hydrophobic or hydrophilic, and a fourth feature indicating the presence or absence of a charge on the amino acid. , or it may additionally include at least one of the fifth characteristics indicating whether the amino acid is aromatic or aliphatic.
일 실시예에서, 컴퓨팅 장치(100)는 제 1 입력 데이터, 제 2 입력 데이터 및 제 3 입력 데이터에 대한 그룹화(grouping) 프로세스 및 세그멘팅(segmenting) 프로세스를 포함하는 전처리(preprocessing)를 수행함으로써, 학습 데이터 세트를 생성할 수 있다(320).In one embodiment, the computing device 100 performs preprocessing, including a grouping process and a segmenting process, on the first input data, the second input data, and the third input data, A learning data set can be created (320).
일 실시예에서, 전처리는 그룹화 프로세스 및 세그멘팅 프로세스를 포함할 수 있다. 그룹화 프로세스는, N개의 단위로 아미노산 서열들을 그룹화 하는 것을 포함할 수 있다. 세그멘팅 프로세스는 그룹화된 그룹들을 조합하는 프로세스를 의미할 수 있다. 학습 데이터 세트는, 그룹화 프로세스 및 세그멘팅 프로세스에 기반하여 생성되는 데이터 세트로서, 예측 모델의 학습을 위해 사용될 수 있다.In one embodiment, preprocessing may include a grouping process and a segmenting process. The grouping process may involve grouping amino acid sequences into N units. The segmentation process may refer to a process of combining grouped groups. A learning data set is a data set created based on a grouping process and a segmenting process and can be used to learn a prediction model.
일 실시예에서, 그룹화 프로세스는, 상이한 길이의 아미노산 서열들 각각에 대한 출현 빈도를 분석함으로써, 상이한 길이의 아미노산 서열들 각각에 대응되는 길이를 가지는 토큰들을 생성하는 프로세스를 포함할 수 있다. 여기서 아미노산 서열의 길이는 아미노산 서열에 포함되는 아미노산들의 개수와 대응될 수 있다. 일례로, 아미노산 서열의 길이가 4인 경우, 해당 아미노산 서열에 포함된 아미노산들의 개수는 4일 수 있다.In one embodiment, the grouping process may include a process of generating tokens having a length corresponding to each of the different length amino acid sequences by analyzing the frequency of occurrence for each of the different length amino acid sequences. Here, the length of the amino acid sequence may correspond to the number of amino acids included in the amino acid sequence. For example, if the length of the amino acid sequence is 4, the number of amino acids included in the amino acid sequence may be 4.
일례로, 그룹화 프로세스는 토큰화(tokenization) 프로세스를 포함할 수 있다. 즉, 그룹화 프로세스에 의해 생성된 토큰들에 기반하여, 제 1 입력 데이터, 제 2 입력 데이터 및 제 3 입력 데이터 각각에 대한 토큰화가 수행될 수 있다.As an example, the grouping process may include a tokenization process. That is, tokenization may be performed on each of the first input data, second input data, and third input data based on the tokens generated by the grouping process.
일 실시예에서, 출현 빈도는 하나의 CDR3 서열 내에서 특정 아미노산 서열이 발견될 확률을 정량적으로 나타낸 값을 나타낼 수 있다. 일 실시예에서, 출현 빈도는 전체 CDR3의 개수에 대한 상기 전체 CDR3에서 특정 아미노산 서열이 발견된 횟수의 비율을 정량적으로 나타낸 값을 나타낼 수 있다.In one embodiment, the frequency of occurrence may represent a value that quantitatively represents the probability of a specific amino acid sequence being found within one CDR3 sequence. In one embodiment, the frequency of appearance may quantitatively represent the ratio of the number of times a specific amino acid sequence is found in all CDR3s to the total number of CDR3s.
일 실시예에서, 그룹화 프로세스는, 제 1 길이를 가지는 아미노산 서열들에 대한 출현 빈도를 분석함에 따라 획득되는 제 1 세트의 아미노산 서열들에 대한 제 1 토큰 그룹을 생성하는 단계, 및 제 1 그룹에 포함된 상기 제 1 세트의 아미노산 서열들이 제외된 상태에서, 제 1 길이보다 짧은 길이인 제 2 길이를 가지는 아미노산 서열들에 대한 출현 빈도를 분석함에 따라 획득되는 제 2 세트의 아미노산 서열들을 포함하는 제 2 토큰 그룹을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서 제 1 토큰 그룹에 포함된 토큰들은 제 1 길이를 가지며 그리고 제 2 토큰 그룹에 포함된 토큰들은 제 2 길이를 가질 수 있다. In one embodiment, the grouping process includes generating a first token group for a first set of amino acid sequences obtained by analyzing the frequency of occurrence for amino acid sequences having a first length, and adding to the first group A second set of amino acid sequences obtained by analyzing the frequency of occurrence of amino acid sequences having a second length shorter than the first length, with the included first set of amino acid sequences excluded. 2 It may include the step of creating a token group. Here, tokens included in the first token group may have a first length and tokens included in the second token group may have a second length.
그룹화 프로세스에 대해서는 도 5에서 후술하기로 한다.The grouping process will be described later in Figure 5.
일 실시예에서, 세그멘팅 프로세스는 그룹화된 그룹들을 조합하는 프로세스를 의미할 수 있다. 일례로, 세그멘팅 프로세스는 토큰들을 조합하여 학습 데이터 세트를 생성하는 프로세스를 포함할 수 있다. 세그멘팅 프로세스는 예를 들어 세그먼트 임베딩(segment embedding)을 포함할 수 있다.In one embodiment, the segmenting process may refer to a process of combining grouped groups. In one example, the segmentation process may include combining tokens to create a training data set. The segmenting process may include, for example, segment embedding.
일 실시예에서, 세그멘팅 프로세스는, 구분자(separator) 토큰을 사이에 두고 제 1 입력 데이터에 대응되는 제 1 토큰들 및 제 3 입력 데이터에 대응되는 제 3 토큰들을 포함하는 제 1 학습 데이터 세트, 및 구분자 토큰을 사이에 두고 제 2 입력 데이터에 대응되는 제 2 토큰들 및 제 3 입력 데이터에 대응되는 제 3 토큰들을 포함하는 제 2 학습 데이터 세트를 생성할 수 있다. 여기서, 제 3 토큰들은 예측 모델의 학습 과정에서 정답 데이터로 사용될 수 있다. 예측 모델은 제 1 학습 데이터 세트에 기반한 제 1 추론(inference) 결과와 제 2 학습 데이터 세트에 기반한 제 2 추론 결과를 조합하는 형태로, MHC에 대응되는 제 1 입력 데이터와 펩타이드에 대응되는 제 2 입력 데이터에 대응되는 CDR3에 대응되는 제 3 입력 데이터를 출력하도록 학습될 수 있다. 여기서 예측 모델은 제 1 학습 데이터 세트에 기반하여 학습되는 제 1 예측 모델 및 제 2 학습 데이터 세트에 기반하여 학습되는 제 2 예측 모델을 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 제 1 예측 모델의 출력과 제 2 예측 모델의 출력에 기반하여 제 3 입력 데이터가 출력되거나 또는 제 3 입력 데이터를 출력하도록 학습될 수 있다.In one embodiment, the segmentation process includes: a first training data set comprising first tokens corresponding to first input data and third tokens corresponding to third input data with a separator token in between; and a second learning data set including second tokens corresponding to the second input data and third tokens corresponding to the third input data with a separator token in between. Here, the third tokens can be used as correct answer data in the learning process of the prediction model. The prediction model is a combination of a first inference result based on the first learning data set and a second inference result based on the second learning data set, and includes first input data corresponding to the MHC and second input data corresponding to the peptide. It can be learned to output third input data corresponding to CDR3 corresponding to the input data. Here, the prediction model may include a first prediction model learned based on the first learning data set and a second prediction model learned based on the second learning data set. In this embodiment, third input data may be output or learned to output third input data based on the output of the first prediction model and the output of the second prediction model.
일 실시예에서, 컴퓨팅 장치(100)는, 학습 데이터 세트를 사용하여, 인공지능 기반의 예측 모델이 제 1 입력 데이터 및 제 2 입력 데이터로부터 제 3 입력 데이터를 포함하는 예측 결과를 생성하도록, 인공지능 기반의 예측 모델을 학습시킬 수 있다(330).In one embodiment, the computing device 100 uses a training data set to generate an artificial intelligence-based prediction model that includes third input data from the first input data and the second input data. An intelligence-based prediction model can be trained (330).
일 실시예에서, 상기 예측 결과는, 상기 제 1 입력 데이터 및 상기 제 2 입력 데이터에 대응되는 CDR3 뿐만 아니라 TCR의 V 타입 및 J 타입을 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the prediction result may further include a V type and a J type of TCR as well as CDR3 corresponding to the first input data and the second input data.
일 실시예에서, 예측 모델은 제 1 입력 데이터 및 제 2 입력 데이터로부터 제 3 입력 데이터를 포함하는 예측 결과를 생성하기 위한 임의의 방식의 학습 방법에 기반하여 동작될 수 있다. In one embodiment, the prediction model may be operated based on any learning method to generate a prediction result including third input data from first and second input data.
일례로, 학습 방법은, 아미노산 서열들 중 일부의 아미노산에 마스크(mask)를 적용한 이후, 마스킹된(masked) 아미노산을 맞추는 반-지도 학습을 포함할 수 있다. As an example, the learning method may include applying a mask to amino acids in some of the amino acid sequences and then semi-supervised learning to match the masked amino acids.
일례로, 학습 방법은, 아미노산 서열들 중 CDR3에 대응되는 제 3 서열의 아미노산들에 포함된 아미노산에 마스크를 적용한 이후, 마스킹된 아미노산을 맞추는 반-지도 학습을 포함할 수 있다. 이러한 예시에서, 본 개시의 일 실시예에 따른 학습 방법은 CDR3에 대응되는 아미노산들을 대상으로 마스크를 적용하고, MHC에 대응되는 제 1 서열의 아미노산들 및 펩타이드에 대응되는 제 2 서열의 아미노산들에 대해서는 마스크를 적용하지 않는 방식을 포함할 수 있다.For example, the learning method may include applying a mask to amino acids included in the amino acids of the third sequence corresponding to CDR3 among the amino acid sequences, and then semi-supervised learning to match the masked amino acids. In this example, the learning method according to an embodiment of the present disclosure applies a mask to amino acids corresponding to CDR3, and amino acids of the first sequence corresponding to the MHC and amino acids of the second sequence corresponding to the peptide. This may include a method of not applying a mask.
추가적인 실시예에서, 예측 모델을 학습시키는 학습 방법은, 복수개의 에폭(epoch)들에 걸쳐 예측 모델이 학습되는 경우, 에폭 단위로 상이한 위치에 마스크를 적용하거나 또는 에폭 단위로 상이한 크기의 마스크를 적용하는 방식을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 에폭에서는 제 1 위치에 대응되는 CDR3에 대응되는 아미노산들 중 적어도 일부에 제 1 크기의 마스크가 적용될 수 있으며, 제 1 에폭과 상이한 제 2 에폭에서는 제 1 위치와 상이한 제 2 위치에 대응되는 CDR3에 대응되는 아미노산들 중 적어도 일부에 제 2 크기의 마스크가 적용될 수 있다. In a further embodiment, a learning method for training a prediction model may include applying a mask to a different location on a per-epoch basis or applying a mask of a different size on a per-epoch basis when the prediction model is learned over a plurality of epochs. Methods may be included. For example, in the first epoch, a mask of the first size may be applied to at least some of the amino acids corresponding to the CDR3 corresponding to the first position, and in the second epoch different from the first epoch, the second epoch different from the first position may be applied. A mask of a second size may be applied to at least some of the amino acids corresponding to the CDR3 corresponding to the position.
추가적인 실시예에서, 예측 모델은 MHC와 펩타이드의 결합체를 나타내는 입력 데이터에 기반하여 CDR3에 대응되는 출력 데이터를 출력하도록 학습될 수 있다. In a further embodiment, the prediction model may be trained to output output data corresponding to CDR3 based on input data representing the combination of MHC and peptide.
일 실시예에서, 결합 가능한 MHC와 펩타이드 혹은 MHC 및 펩타이드 각각은 공공 데이터베이스(예를 들어, VDJdb. McPas. TCR3D, Huarc)를 통해 획득될 수 있다. 추가적인 실시예에서, 결합 가능한 MHC와 펩타이드는 MHC와 펩타이드를 입력으로 하고 결합가능한지 여부를 출력으로 하는 별도의 인공지능 기반의 모델에 의해 결정될 수도 있다. In one embodiment, MHC and peptides capable of binding or each of MHC and peptides may be obtained through public databases (e.g., VDJdb. McPas. TCR3D, Huarc). In an additional embodiment, MHC and peptides that can bind may be determined by a separate artificial intelligence-based model that uses MHC and peptides as inputs and whether or not they can bind as output.
도 4는 본 개시내용의 일 실시예에 따라 TCR의 CDR3 서열을 포함하는 예측 결과를 생성하는 방법을 예시적으로 도시한다. 예를 들어, 도 4에서 도시되는 단계들은 컴퓨팅 장치(100)에 의해 수행될 수 있다.Figure 4 exemplarily shows a method for generating a prediction result including the CDR3 sequence of a TCR according to an embodiment of the present disclosure. For example, the steps shown in FIG. 4 may be performed by computing device 100.
일 실시예에서, 예측 모델(470)의 학습이 완료된 이후, 예측 모델(470)은 MHC에 대응되는 제 1 입력 데이터(410a) 및 펩타이드에 대응되는 제 2 입력 데이터(420a)를 입력 받아, CDR3에 대응되는 제 3 입력 데이터(430a)를 출력할 수 있다. 추가적인 실시예에서, 예측 모델(470)의 학습이 완료된 이후, 예측 모델(470)은 MHC에 대응되는 제 1 입력 데이터(410a) 및 펩타이드에 대응되는 제 2 입력 데이터(420a)를 입력 받아, CDR3, V타입 및 J타입에 대응되는 제 3 입력 데이터(430a)를 출력할 수 있다.In one embodiment, after training of the prediction model 470 is completed, the prediction model 470 receives first input data 410a corresponding to the MHC and second input data 420a corresponding to the peptide, and CDR3 Third input data 430a corresponding to can be output. In an additional embodiment, after training of the prediction model 470 is completed, the prediction model 470 receives first input data 410a corresponding to the MHC and second input data 420a corresponding to the peptide, CDR3 , third input data 430a corresponding to type V and type J can be output.
일 실시예에서, 예측 모델(470)은 학습 데이터(460)에 기반하여 펩타이드와 MHC에 대응되는 CDR3 및/또는 V타입/J타입을 출력하도록 학습될 수 있다.In one embodiment, the prediction model 470 may be trained to output CDR3 and/or V type/J type corresponding to the peptide and MHC based on the training data 460.
일 실시예에서, 제 1 입력 데이터(410a)는 MHC에 대응되는 아미노산 서열을 포함할 수 있다. 제 2 입력 데이터(420a)는 펩타이드에 대응되는 아미노산 서열을 포함할 수 있다. 제 3 입력 데이터(430a)는 CDR3, V타입 및/또는 J타입에 대응되는 아미노산 서열을 포함할 수 있다. 예측 모델(470)에 대한 학습 과정에서, 제 3 입력 데이터(430a)는 MHC에 대응되는 제 1 입력 데이터(410a) 및 펩타이드에 대응되는 제 2 입력 데이터(420a)와 결합가능한 CDR3(이에 추가되는 V타입 및 J타입)을 포함할 수 있다. 즉, MHC와 펩타이드에 대응되는 CDR3에 대한 데이터가 사전획득될 수 있으며, 이러한 사전획득된 데이터에 기반하여 예측 모델(470)에 대한 학습이 이루어질 수 있다. In one embodiment, the first input data 410a may include an amino acid sequence corresponding to MHC. The second input data 420a may include an amino acid sequence corresponding to the peptide. The third input data 430a may include amino acid sequences corresponding to CDR3, V type, and/or J type. In the learning process for the prediction model 470, the third input data 430a is a CDR3 (added thereto) that can be combined with the first input data 410a corresponding to the MHC and the second input data 420a corresponding to the peptide. V type and J type). That is, data on CDR3 corresponding to MHC and peptides can be pre-acquired, and learning of the prediction model 470 can be performed based on these pre-acquired data.
일 실시예에서, 그룹화 프로세스(440)는 입력 데이터(410a, 420a 및 430a)에 대응되는 토큰들(410b, 420b 및 430b)을 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 그룹화 프로세스(440)는 제 1 입력 데이터(410a)에 대응되는 제 1 토큰(410b)을 생성하고, 제 2 입력 데이터(420a)에 대응되는 제 2 토큰(420b)을 생성하고, 그리고 제 3 입력 데이터(430a)에 대응되는 제 3 토큰(430b)을 생성할 수 있다.In one embodiment, grouping process 440 may generate tokens 410b, 420b, and 430b corresponding to input data 410a, 420a, and 430a. In one embodiment, grouping process 440 generates a first token 410b corresponding to first input data 410a and a second token 420b corresponding to second input data 420a and , and a third token 430b corresponding to the third input data 430a can be generated.
일 실시예에서, 그룹화 프로세스(440)는 입력 데이터를 보다 작은 단위 혹은 크기로 분할하기 위한 프로세스를 포함하며, 여기서 분할되는 단위는 토큰에 대응될 수 있다. In one embodiment, grouping process 440 includes a process for splitting input data into smaller units or sizes, where the split units may correspond to tokens.
일 실시예에서, 세그멘팅 프로세스(450)는 토큰들을 기반으로 학습 데이터 세트(460)를 만드는 프로세스를 포함할 수 있다. In one embodiment, the segmentation process 450 may include a process of creating a training data set 460 based on the tokens.
본 개시내용의 일 실시예에 따른 세그멘팅 프로세스(450)는 MHC에 대응되는 제 1 입력 데이터(410a) 및 CDR3에 대응되는 제 3 입력 데이터(430a)를 포함하는 학습 데이터 세트(460)를 생성할 수 있다. 이러한 학습 데이터 세트(460)에서, 제 1 입력 데이터(410a)에 대응되는 제 3 입력 데이터(430a)가 정답 데이터로 사용될 수 있다. 세그멘팅 프로세스(450)는 펩타이드에 대응되는 제 2 입력 데이터(420a) 및 CDR3에 대응되는 제 3 입력 데이터(430a)를 포함하는 학습 데이터 세트(460)를 생성할 수 있다. 이러한 학습 데이터 세트(460)는 제 2 입력 데이터(420a)에 대응되는 제 3 입력 데이터(430a)가 정답 데이터로 사용될 수 있다. 이러한 실시예에서, 세그멘팅 프로세스(450)는 2 종류의 형태의 학습 데이터 세트(460)를 생성하고, 생성된 2 종류의 학습 데이터 세트(460)를 각각 독립적으로 예측 모델(470)에 적용할 수 있다. 이 경우, 예측 모델(470)은 하나의 통합된 모델이거나 또는 각각의 학습 데이터 세트(470)를 입력받아 처리하기 위한 별개의 복수개의 모델들로 구성될 수도 있다.The segmenting process 450 according to an embodiment of the present disclosure generates a training data set 460 including first input data 410a corresponding to MHC and third input data 430a corresponding to CDR3. can do. In this learning data set 460, the third input data 430a corresponding to the first input data 410a may be used as the correct answer data. The segmenting process 450 may generate a training data set 460 including second input data 420a corresponding to the peptide and third input data 430a corresponding to the CDR3. In this learning data set 460, the third input data 430a corresponding to the second input data 420a can be used as the correct answer data. In this embodiment, the segmentation process 450 generates two types of training data sets 460, and applies the generated two types of training data sets 460 to the prediction model 470 independently. You can. In this case, the prediction model 470 may be one integrated model or may be composed of a plurality of separate models for receiving and processing each learning data set 470.
본 개시내용의 일 실시예에 따른 세그멘팅 프로세스(450)는 MHC에 대응되는 제 1 입력 데이터(410a), 펩타이드에 대응되는 제 2 입력 데이터(420a) 및 CDR3에 대응되는 제 3 입력 데이터(430a)를 포함하는 학습 데이터 세트(460)를 생성할 수 있다. 이러한 학습 데이터 세트(460)에서, 제 1 입력 데이터(410a) 및 제 2 입력 데이터(420a)에 대응되는 제 3 입력 데이터(430a)가 정답 데이터로 사용될 수 있다. 이러한 실시예에서, 세그멘팅 프로세스(450)는 제 1 입력 데이터(410a) 및 제 2 입력 데이터(420a)가 연접된 형태로 입력 데이터를 생성할 수 있으며, 그리고 제 3 입력 데이터(430a)를 상기 입력 데이터에 대응되는 정답 데이터로 사용하는 방식으로 학습 데이터 세트(460)를 생성할 수 있다. 이러한 경우, 세그멘팅 프로세스를 통해, 예를 들어, MHC에 대응되는 아미노산 서열들 및 펩타이드에 대응되는 아미노산 서열들이 서로 연접되는 방식으로 통합된 형태의 입력 데이터가 생성될 수 있다The segmenting process 450 according to an embodiment of the present disclosure includes first input data 410a corresponding to MHC, second input data 420a corresponding to peptide, and third input data 430a corresponding to CDR3. ) can be created. In this learning data set 460, third input data 430a corresponding to the first input data 410a and the second input data 420a may be used as correct answer data. In this embodiment, the segmenting process 450 may generate input data in the form of concatenated first input data 410a and second input data 420a, and third input data 430a. The learning data set 460 can be created by using the correct answer data corresponding to the input data. In this case, through the segmentation process, input data in an integrated form can be generated in such a way that, for example, amino acid sequences corresponding to MHC and amino acid sequences corresponding to peptides are concatenated with each other.
일 실시예에서, 예측 모델(470)의 추론 과정에서 연접된 제 1 및 제 2 입력 데이터가 사용될 수 있으며, 이러한 연접된 입력 데이터에 대응되는 CDR3가 출력될 수 있다. 일 실시예에서, 예측 모델(370)의 추론 과정에서 제 1 입력 데이터에 대한 CDR3 및 제 2 입력 데이터에 대한 CDR3를 조합하거나 다른 모델에 입력하는 방식으로, 제 1 입력 데이터와 제 2 입력 데이터에 대응하는 CDR3가 출력될 수 있다.In one embodiment, concatenated first and second input data may be used in the inference process of the prediction model 470, and CDR3 corresponding to this concatenated input data may be output. In one embodiment, in the inference process of the prediction model 370, CDR3 for the first input data and CDR3 for the second input data are combined or input to another model, so that the first input data and the second input data The corresponding CDR3 may be output.
도 5는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 그룹화 프로세스를 예시적으로 나타낸다.5 exemplarily illustrates a grouping process according to one embodiment of the present disclosure.
일 실시예에서, 그룹화 프로세스는 외부 데이터베이스 또는 컴퓨팅 장치에 포함된 데이터베이스로부터 CDR3 리스트(510)를 획득할 수 있다. 일례로, CDR3 리스트(510)는 현존하는 CDR3에 대응되는 아미노산 서열들을 포함할 수 있다. In one embodiment, the grouping process may obtain the CDR3 list 510 from an external database or a database included in the computing device. For example, the CDR3 list 510 may include amino acid sequences corresponding to existing CDR3s.
일 실시예에서, CDR3 리스트(510)에 포함된 아미노산 서열들은, 예컨대 7개의 아미노산들, 8개의 아미노산들, 9개의 아미노산들, 10개의 아미노산들 또는 11개의 아미노산들 등 다양한 개수(K개)의 아미노산들로 이루어질 수 있다. 이러한 특정 길이의 아미노산들은 아미노산 세트로 지칭될 수 있다. 예컨대, 아미노산의 개수가 총 20개라고 가정하는 경우 길이가 4인 아미노산 서열은 총 20의 4승의 개수로 존재할 수 있다. 20의 4승의 개수에 포함된 하나의 아미노산들의 조합은 아미노산 세트로 지칭될 수 있다. 이러한 상황에서, 길이가 4인 아미노산 세트들의 개수는 총 20의 4승이 될 수 있다. In one embodiment, the amino acid sequences included in the CDR3 list 510 are various numbers (K), such as 7 amino acids, 8 amino acids, 9 amino acids, 10 amino acids, or 11 amino acids. It can be made up of amino acids. These specific lengths of amino acids may be referred to as an amino acid set. For example, assuming that the total number of amino acids is 20, amino acid sequences with a length of 4 may exist in a total number of 20 to the power of 4. A combination of amino acids included in the number of 20 to the power of 4 may be referred to as an amino acid set. In this situation, the number of amino acid sets of length 4 can be a total of 20 to the power of 4.
일 실시예에서, 아미노산 서열의 길이가 K인 아미노산 세트들 각각에 대해서, CDR3 리스트(510) 내에서의 출현 빈도를 결정할 수 있다. 이러한 CDR3 리스트(510)에 포함된 아미노산 서열들의 범위 내에서 특정 길이의 아미노산 세트가 얼마나 많이 출현되는지 혹은 존재하는지를 판단하는 과정은 도 5에서의 출현 빈도 분석(500)으로 지칭될 수 있다. In one embodiment, for each set of amino acids whose amino acid sequence length is K, the frequency of appearance in the CDR3 list 510 can be determined. The process of determining how many sets of amino acids of a specific length appear or exist within the range of amino acid sequences included in the CDR3 list 510 may be referred to as the frequency of occurrence analysis 500 in FIG. 5 .
일 실시예에서, 출현 빈도 분석(500)을 통해 CDR3 리스트(510) 내에 포함된 아미노산 서열들 중 특정 아미노산 서열들이 토큰화될 수 있다. 컴퓨팅 장치(100)는 그룹화 프로세스 과정에서, 토큰화된 아미노산 서열들을 토큰 리스트(520)로 포함시킬 수 있다. 토큰 리스트(520)는 그룹화 프로세스를 통해 생성된 토큰들을 포함할 수 있다.In one embodiment, specific amino acid sequences among amino acid sequences included in the CDR3 list 510 may be tokenized through frequency of occurrence analysis 500 . The computing device 100 may include tokenized amino acid sequences into the token list 520 during the grouping process. Token list 520 may include tokens generated through a grouping process.
일 실시예에서, 컴퓨팅 장치(100)는 아미노산 서열의 길이가 K인 아미노산 세트들 중에서, 제 1 출현 빈도가 사전 결정된 제 1 임계값 이상인 제 1 아미노산 세트를 결정하고, CDR3 리스트(510)에서 제 1 아미노산 세트를 제외한 상태에서 K를 기준으로 길이를 특정 단위(예컨대, 1)로 줄여가면서 줄여진 길이의 아미노산 세트들 각각에 대한 출현 빈도를 결정하는 방식으로 출현 빈도 분(500)을 수행할 수 있다. 이러한 예시에서, 컴퓨팅 장치(100)는 제 1 아미노산 세트가 결정된 이후, 아미노산 서열의 길이가 K-1인 아미노산 세트들 각각에 대해서, 상기 CDR3 리스트(510) 내에서의 제 2 출현 빈도를 결정하고 그리고 아미노산 서열의 길이가 K-1인 아미노산 세트들 중에서, 상기 제 2 출현 빈도가 사전 결정된 제 2 임계값 이상인 제 2 아미노산 세트를 결정할 수 있다. 컴퓨팅 장치(100)는 길이가 K인 아미노산 세트에 대한 출현 빈도 분석(500) 결과에 따라 결정된 제 1 아미노산 세트들에 대해서는 K의 길이의 토큰화를 수행하고 그리고 길이가 K-1인 아미노산 세트에 대한 출현 빈도 분석(500) 결과에 따라 결정된 제 2 아미노산 세트들에 대해서는 K-1의 길이의 토큰화를 수행할 수 있다. 토큰화의 수행 결과에 따라 생성되는 토큰들은 토큰 리스트(520)에 저장될 수 있다. 여기서 K은 1이상의 자연수 또는 2이상의 자연수이며 그리고 상기 제 1 임계값과 상기 제 2 임계값은 서로 동일하거나 또는 상이한 값을 가질 수 있다.In one embodiment, the computing device 100 determines a first set of amino acids whose first frequency of occurrence is greater than or equal to a first predetermined threshold among sets of amino acids whose amino acid sequences have a length of K, and selects the first set of amino acids in the CDR3 list 510. Excluding the 1 amino acid set, the appearance frequency division (500) can be performed by reducing the length to a specific unit (e.g., 1) based on K and determining the frequency of appearance for each of the amino acid sets of the reduced length. there is. In this example, after the first set of amino acids is determined, computing device 100 determines, for each of the sets of amino acids whose amino acid sequences have a length of K-1, a second frequency of occurrence within the CDR3 list 510, and And among sets of amino acids whose amino acid sequences have a length of K-1, a second set of amino acids whose second frequency of occurrence is equal to or greater than a predetermined second threshold value may be determined. The computing device 100 performs tokenization of the length of K on the first amino acid sets determined according to the result of the appearance frequency analysis 500 for the amino acid set of the length K, and tokenizes the amino acid set of the length K-1. Tokenization of a length of K-1 may be performed on the second sets of amino acids determined according to the results of the frequency of occurrence analysis (500). Tokens generated according to the results of tokenization may be stored in the token list 520. Here, K is a natural number of 1 or more or a natural number of 2 or more, and the first threshold and the second threshold may have the same or different values.
일 실시예에서, 그룹화 프로세스는 외부 데이터베이스 또는 상기 컴퓨팅 장치에 포함된 데이터베이스로부터 CDR3 리스트(510)를 획득할 수 있다. 그룹화 프로세스는 아미노산 서열의 길이가 N-M인 아미노산 세트들 중에서, 상기 CDR3 리스트(510) 내에서의 출현 빈도가 사전 결정된 임계값 이상인 제 M+1 아미노산 세트를 토큰 리스트(520)에 포함시키고 그리고 상기 제 M+1 아미노산 세트를 상기 CDR3 리스트(510)에서 제거하는 방식으로 토큰 리스트(520)를 구성할 수 있다. 그룹화 프로세스는, 토큰 리스트(520)를 구성한 이후, 상기 M의 값을 1 만큼 증가시키고 그리고 종료 조건이 만족되었는지 여부를 판단할 수 있다. 그룹화 프로세스는, 종료 조건이 만족되지 않은 경우, 상기 토큰 리스트를 구성하는 단계를 재수행하고 그리고 종료 조건이 만족되는 경우, 토큰 리스트(520)에 포함된 아미노산 세트들 각각에 대응되는 아미노산 서열 길이로 아미노산 세트들 각각에 대응되는 토큰을 생성하는 방식으로 토큰화를 수행할 수 있다. 여기서, M은 0이상의 정수이며, 그리고 N-M은 2보다 큰 자연수일 수 있다.In one embodiment, the grouping process may obtain the CDR3 list 510 from an external database or a database included in the computing device. The grouping process includes, among sets of amino acids whose amino acid sequences are N-M in length, in the token list 520 the M+1th set of amino acids whose frequency of occurrence in the CDR3 list 510 is greater than or equal to a predetermined threshold, and The token list 520 can be constructed by removing the M+1 amino acid set from the CDR3 list 510. The grouping process, after constructing the token list 520, may increment the value of M by 1 and determine whether a termination condition has been satisfied. The grouping process, if the termination condition is not satisfied, re-performs the step of constructing the token list, and if the termination condition is satisfied, amino acid sequence length corresponding to each of the amino acid sets included in the token list 520. Tokenization can be performed by generating a token corresponding to each set. Here, M is an integer greater than 0, and N-M can be a natural number greater than 2.
본 개시내용의 일 실시예에 따른 종료 조건은 아미노산 서열의 길이를 줄여가면서 출현 빈도 분석(500)을 추가로 수행할지 아니면 출현 빈도 분석(500)을 여기서 종료할 것이지를 결정하기 위한 조건을 포함할 수 있다.The termination condition according to an embodiment of the present disclosure may include conditions for determining whether to further perform the frequency analysis (500) while reducing the length of the amino acid sequence or to end the frequency analysis (500) here. You can.
예를 들어, 종료 조건은, N-M≤1에 해당하는 제 1 종료 조건을 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치(100)는 현재의 N과 M의 값을 기초로 하여 위의 종료 조건이 만족되는 경우, M의 값을 증가시키지 않고 출현 빈도 분석(500)을 종료할 수 있다.For example, the termination condition may include a first termination condition corresponding to N-M≤1. If the above termination condition is satisfied based on the current values of N and M, the computing device 100 may terminate the frequency of occurrence analysis 500 without increasing the value of M.
다른 예시로, 종료 조건은 N-M≤2에 해당하는 제 2 종료 조건을 포함할 수 있다. 추가적으로, 그룹화 프로세스는 아미노산 서열의 길이가 1인 아미노산들의 종류에 대응되는 개수의 토큰들을 추가로 생성하는 방식으로 토큰화를 수행할 수 있다. 예를 들어, 아미노산 서열의 길이가 1인 아미노산들은 20개의 아미노산에 X 아미노산이 추가된 21개의 아미노산들을 포함할 수 있다. 다른 예시로, 아미노산 서열의 길이가 1인 아미노산들은, 하나의 아미노산을 나타낼 수 있는 임의의 종류의 아미노산들을 포함할 수 있다.As another example, the termination condition may include a second termination condition corresponding to N-M≤2. Additionally, the grouping process may perform tokenization by additionally generating a number of tokens corresponding to the types of amino acids whose amino acid sequence length is 1. For example, amino acids with an amino acid sequence length of 1 may include 20 amino acids plus 21 amino acids with an X amino acid added. As another example, amino acids whose amino acid sequence length is 1 may include any type of amino acid that can represent one amino acid.
일 실시예에서, 출현 빈도 분석(500)에서 사용되는 임계값은, N-M의 값의 크기와 음(negative)의 상관관계를 갖도록 가변될 수도 있다. 일례로, N-M의 값이 큰 경우 임계값의 크기는 상대적으로 낮아질 수 있다. In one embodiment, the threshold used in the frequency of occurrence analysis 500 may be varied to have a negative correlation with the magnitude of the value of N-M. For example, when the value of N-M is large, the size of the threshold may be relatively low.
도 5에서 도시되는 바와 같이, 출현 빈도 분석(500)은 길이 n=4인 아미노산 세트들에 대한 출현 빈도가 x% 이상인 길이 4의 아미노산 세트들을 추출할 수 있다(530). 도 5에서는 설명의 편의를 위해 n=4인 것으로 예시되었지만, 구현 양태에 따라 다양한 길이의 아미노산 서열이 사용될 수 있다는 점은 당업자에 의해 명백할 것이다.As shown in FIG. 5, the frequency of occurrence analysis 500 may extract sets of amino acids with a length of 4 whose frequency of occurrence is x% or more with respect to sets of amino acids with a length of n=4 (530). In FIG. 5, n=4 is illustrated for convenience of explanation, but it will be clear to those skilled in the art that amino acid sequences of various lengths may be used depending on the embodiment.
일 실시예에서, 컴퓨팅 장치(100)는 추출된 길이 4의 아미노산 세트들을 토큰 리스트(520)에 포함시키고 CDR3 리스트(510)에서 제거할 수 있다(540). 예를 들어, CDR3 리스트(510)에 포함된 아미노산 서열들 중 추출된 길이 4의 아미노산 세트들을 제외한 상태로 단계 550이 진행될 수 있다. In one embodiment, computing device 100 may include the extracted sets of amino acids of length 4 in token list 520 and remove them from CDR3 list 510 (540). For example, step 550 may be performed with the amino acid sets of length 4 extracted from the amino acid sequences included in the CDR3 list 510 excluded.
일 실시예에서, 컴퓨팅 장치(100)는 n에서 1을 차감하여, n=3인 아미노산 세트들에 대한 출현 빈도가 x% 이상인 길이 3의 아미노산 세트들을 추출할 수 있다(550). 여기서 출현 빈도에 대한 임계값을 단계 530과 동일하게 x%로 예시하였지만, 구현 양태에 따라 단계별로 상이한 임계값을 사용하는 것 또한 가능하다. 일례로, 임계값은 n의 크기와 음의 상관관계(예컨대, 반비례, 또는 선형감소 등)를 갖도록 설정될 수 있다. 이처럼 임계값과 아미노산 길이 간의 음의 상관관계를 통해서, 길이가 긴 아미노산 서열들에 대한 토큰화가 충분히 확보될 수 있다.In one embodiment, the computing device 100 may subtract 1 from n to extract sets of amino acids with a length of 3 whose frequency of occurrence is x% or more for sets of amino acids with n=3 (550). Here, the threshold for the frequency of appearance is exemplified as x%, the same as in step 530, but it is also possible to use different thresholds for each stage depending on the implementation aspect. For example, the threshold may be set to have a negative correlation (e.g., inverse proportion, linear decrease, etc.) with the size of n. Through this negative correlation between the threshold and the amino acid length, tokenization of long amino acid sequences can be sufficiently secured.
일 실시예에서, 컴퓨팅 장치(100)는 추출된 길이 3의 아미노산 세트들을 토큰 리스트(520)에 포함시키고 CDR3 리스트(510)에서 제거할 수 있다(560). 예를 들어, CDR3 리스트(510)에 포함된 아미노산 서열들 중 추출된 길이 3의 아미노산 세트들을 제외한 상태로 단계 570이 진행될 수 있다. 즉, 단계 570에서는 추출된 길이 4에 대응되는 아미노산 세트들 및 추출된 길이 3에 대응되는 아미노산 세트들이 제외된 CDR3 리스트(510)의 범위 내에서 n=2인 아미노산 세트들에 대한 출현 빈도가 x% 이상인 길이 2의 아미노산 세트들이 추출될 수 있다. 일례로, 아미노산이 총 20개의 종류가 있다는 가정하에, 길이 2에 해당하는 아미노산 세트들의 개수는 총 202=400 일수 있다. 400개의 종류의 아미노산 세트들 중 앞서 추출된 아미노산 세트들이 제거된 상태의 CDR3 리스트(510)에서 출현되는 빈도가 x% 이상인 아미노산 세트들이 단계 570에서 추출될 수 있다.In one embodiment, computing device 100 may include the extracted sets of amino acids of length 3 in token list 520 and remove them from CDR3 list 510 (560). For example, step 570 may be performed with the amino acid sets of length 3 extracted from the amino acid sequences included in the CDR3 list 510 excluded. That is, in step 570, the frequency of occurrence of amino acid sets with n=2 within the range of the CDR3 list 510 excluding the amino acid sets corresponding to the extracted length 4 and the amino acid sets corresponding to the extracted length 3 is x. % or more sets of amino acids of length 2 can be extracted. For example, assuming that there are a total of 20 types of amino acids, the total number of amino acid sets corresponding to length 2 may be 20 2 =400. Among the 400 types of amino acid sets, amino acid sets with a frequency of occurrence of x% or more in the CDR3 list 510 from which the previously extracted amino acid sets have been removed may be extracted in step 570.
일 실시예에서, 컴퓨팅 장치(100)는 추출된 길이 2의 아미노산 세트들을 토큰 리스트(520)에 포함시키고 CDR3 리스트(510)에서 제거할 수 있다(580). 예를 들어, CDR3 리스트(510)에 포함된 아미노산 서열들 중 추출된 길이 2의 아미노산 세트들을 제외한 상태로 단계 590이 진행될 수 있다. In one embodiment, computing device 100 may include the extracted sets of amino acids of length 2 in token list 520 and remove them from CDR3 list 510 (580). For example, step 590 may be performed with the amino acid sets of length 2 extracted from the amino acid sequences included in the CDR3 list 510 excluded.
일 실시예에서, 컴퓨팅 장치(100)는 길이 n=1인 단일 아미노산들 각각을 토큰 리스트(520)에 포함시킬 수 있다(590). 즉, 길이 n=1인 아미노산들에 대해서는 길이가 1인 모든 종류의 아미노산들이 토큰 리스트(520)에 포함될 수 있다.In one embodiment, computing device 100 may include each of the single amino acids of length n=1 in token list 520 (590). That is, for amino acids with a length of n=1, all types of amino acids with a length of 1 can be included in the token list 520.
전술한 방식으로 그룹화 또는 토큰화가 이루어지기 때문에, 본 개시내용의 일 실시예에 따른 기법은, 아미노산 서열들을 포함하고 있는 MHC 및 펩타이드에 대응되는 CDR3에 대한 보다 정확한 예측을 수행할 때, 범용적이고 일관화된 토큰들을 사용할 수 있다. Because the grouping or tokenization is achieved in the manner described above, the technique according to an embodiment of the present disclosure is universal and consistent when performing more accurate predictions for CDR3 corresponding to MHC and peptides containing amino acid sequences. You can use localized tokens.
일 실시예에서, 도 5의 실시예에 따른 그룹화 프로세스에 기반하여 생성된 토큰들은 아미노산 서열의 길이(즉, n의 값)와 대응되는 길이를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 도 5의 실시예에 따른 그룹화 프로세스에 기반하여 생성된 토큰들을 사용함으로써, 학습 과정 및/또는 추론 과정에서 MHC에 대응되는 제 1 입력 데이터, 펩타이드에 대응되는 제 2 입력 데이터 및 CDR3에 대응되는 제 3 입력 데이터에 대한 토큰화가 이루어질 수 있다. 즉, 본 개시내용의 일 실시예에 따른 기법은 CDR3 리스트(510)에 포함된 아미노산 서열들에 대한 출현 빈도 분석(500)을 통해 토큰화를 수행하고, 수행된 토큰화를 MHC, 펩타이드 및 CDR3에 모두 적용할 수 있다. In one embodiment, tokens generated based on the grouping process according to the embodiment of FIG. 5 may have a length corresponding to the length of the amino acid sequence (i.e., the value of n). In one embodiment, by using tokens generated based on the grouping process according to the embodiment of Figure 5, first input data corresponding to the MHC, second input data corresponding to the peptide, and Tokenization may be performed on the third input data corresponding to CDR3. That is, the technique according to an embodiment of the present disclosure performs tokenization through frequency analysis (500) of amino acid sequences included in the CDR3 list (510), and performs tokenization into MHC, peptide, and CDR3. Can be applied to all.
도 6은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 세그멘팅 프로세스를 예시적으로 나타낸다.Figure 6 illustratively shows a segmentation process according to one embodiment of the present disclosure.
참조 번호 610은 본 개시내용의 일 실시예에 따라 MHC와 펩타이드를 질문으로 하고 CDR3를 정답으로 하는 학습 데이터 세트를 나타낸다. Reference number 610 represents a learning data set with MHC and peptide as questions and CDR3 as the answer according to an embodiment of the present disclosure.
참조번호 620은 본 개시내용의 다른 실시예에 따라, MHC를 질문으로 하고 CDR3를 정답으로 하는 제 1 학습 데이터 세트(630) 및 펩타이드를 질문으로 하고 CDR3를 정답으로 하는 제 2 학습 데이터 세트(640)를 나타낸다. Reference number 620 refers to a first learning data set (630) with MHC as a question and CDR3 as the correct answer, and a second learning data set (640) with peptides as a question and CDR3 as the correct answer, according to another embodiment of the present disclosure. ).
일 실시예에 따라, MHC에 대응되는 제 1 입력 데이터(t1, t2, t3, … tn) 및 펩타이드에 대응되는 제 2 입력 데이터(t'1, t'2, t'3, … t'n)를 질문(question)(0)으로 하고 CDR3에 대응되는 제 3 입력 데이터(t''1, t''2, t''3, … t''n)를 정답(answer)(1)으로 하는 학습 데이터 세트(610)가 개시된다. 여기서 CLS, t1, t2, t3, t'1, t'2, t'3, SEP, t''1, t''2, t''3들 각각은 하나의 토큰과 대응될 수 있다.According to one embodiment, first input data (t1, t2, t3, ... tn) corresponding to MHC and second input data (t'1, t'2, t'3, ... t'n) corresponding to the peptide. ) as question (0) and the third input data (t''1, t''2, t''3, … t''n) corresponding to CDR3 as answer (1). A learning data set 610 is disclosed. Here, each of CLS, t1, t2, t3, t'1, t'2, t'3, SEP, t''1, t''2, and t''3 may correspond to one token.
일 실시예에 따라서, MHC에 대응되는 제 1 입력 데이터(t1, t2, t3, … tn)를 질문(question)(0)으로 하고 CDR3에 대응되는 제 3 입력 데이터(t''1, t''2, t''3, … t''n)를 정답(1)으로 하는 제 1 학습 데이터 세트(630)가 개시된다. 제 2 입력 데이터(t'1, t'2, t'3, … t'n)를 질문 (0)으로 하고 CDR3에 대응되는 제 3 입력 데이터(t''1, t''2, t''3, … t''n)를 정답 (1)으로 하는 제 2 학습 데이터 세트(640)가 개시된다. 여기서 CLS, t1, t2, t3, t'1, t'2, t'3, SEP, t''1, t''2, t''3들 각각은 하나의 토큰과 대응될 수 있다. 이러한 실시예에서는, 제 1 학습 데이터(630)와 제 2 학습 데이터(640)가 서로 다른 모델을 통해 학습될 수 있다. 서로 다른 모델을 통해 학습된 결과에 대한 후처리를 통해 최종적으로 펩타이드와 MHC에 대응되는 CDR3의 서열이 생성될 수 있다.According to one embodiment, the first input data (t1, t2, t3, ... tn) corresponding to the MHC is set as a question (0), and the third input data (t''1, t') corresponding to the CDR3 is set as question (0). The first learning data set 630 with '2, t''3, ... t''n) as the correct answer (1) is disclosed. The second input data (t'1, t'2, t'3, ... t'n) is set as question (0), and the third input data (t''1, t''2, t') corresponding to CDR3 A second learning data set 640 with '3,...t''n) as the correct answer (1) is disclosed. Here, each of CLS, t1, t2, t3, t'1, t'2, t'3, SEP, t''1, t''2, and t''3 may correspond to one token. In this embodiment, the first learning data 630 and the second learning data 640 may be learned through different models. Through post-processing of the results learned through different models, the final CDR3 sequence corresponding to the peptide and MHC can be generated.
본 개시내용에서의 CLS 토큰은 문장의 시작을 나타내는 토큰을 나타내며, SEP은 토큰들을 구분하기 위해 토큰들 사이에 삽입되는 구분자 토큰을 나타낼 수 있다.The CLS token in the present disclosure represents a token indicating the beginning of a sentence, and the SEP may represent a separator token inserted between tokens to distinguish the tokens.
이처럼 본 개시내용의 세그멘팅 프로세스는 생성된 토큰들과 구분자 토큰 및 시작 토큰을 조합함으로써, 예측 모델의 학습을 위한 학습 데이터 세트를 생성할 수 있다.In this way, the segmenting process of the present disclosure can generate a learning data set for learning a prediction model by combining the generated tokens with a delimiter token and a start token.
본 개시내용에서의 예측 모델은 인공지능 기반의 생성(generation) 모델을 의미할 수 있다. 일례로, 예측 모델은 RNN(Recurrent Neural Network), LSTM(Long Short Term Memory) 네트워크 또는 BERT(Bidirectional Encoder Representations from Transformers)를 포함할 수 있다.The prediction model in this disclosure may mean an artificial intelligence-based generation model. As an example, the prediction model may include a Recurrent Neural Network (RNN), Long Short Term Memory (LSTM) network, or Bidirectional Encoder Representations from Transformers (BERT).
일 실시예에서, BERT와 같은 언어 모델에서 Next Sentence Prediction (NSP)에서는 질문(0)과 정답(1)을 랜덤으로 생성하는 경우가 대부분이다. 본 개시의 일 실시예에 따른 예측 모델의 학습 과정에서는, 질문(0)에 대응되는 데이터에 대해서 실험적으로 면역원성(immunogenicity)이 존재하지 않는 것으로 결정된(false) 그리고 면역원성이 존재하는 것으로 결정된(true) CDR3 데이터를 정답(1)으로 사용할 수 있다. 즉, 인공지능 기반의 예측 모델의 학습 과정에서 CDR3 데이터는 랜덤으로 생성되지 않는 것을 특징으로 한다. 아미노산 서열들이 랜덤으로 생성되는 경우 대부분 false의 값을 가질 것이기 때문에, 효과적인 학습이 구현되기 어려우며, 본 개시내용의 일 실시예에 따른 기법을 통해 보다 효율적인 예측 모델의 학습이 이루어질 수 있다.In one embodiment, Next Sentence Prediction (NSP) in a language model such as BERT usually randomly generates the question (0) and the correct answer (1). In the learning process of the prediction model according to an embodiment of the present disclosure, for the data corresponding to question (0), it is experimentally determined that immunogenicity does not exist (false) and it is determined that immunogenicity exists (false) true) CDR3 data can be used as the correct answer (1). In other words, during the learning process of an artificial intelligence-based prediction model, CDR3 data is not randomly generated. Since most amino acid sequences will have false values when randomly generated, effective learning is difficult to implement, and a more efficient prediction model can be learned through a technique according to an embodiment of the present disclosure.
본 개시내용의 일 실시예에서, 예측 모델의 학습 과정에서 Masked Learning 방식이 사용될 수 있다. 학습 데이터 세트(610, 620)에 포함된 아미노산 서열들 중 일부의 아미노산에 마스크를 적용한 이후, 마스킹된 아미노산을 맞추는 반-지도 학습이 수행될 수 있다. 여기서의 마스크를 적용하는 대상은 정답(1)에 해당하는 아미노산 서열들로 한정될 수 있다. 이에 따라, 펩타이드 및 MHC을 입력받아 이에 대응되는 CDR3를 예측하기 위한 예측 모델의 정확도가 보다 증대될 수 있다.In one embodiment of the present disclosure, a Masked Learning method may be used in the learning process of a prediction model. After applying a mask to some amino acids among the amino acid sequences included in the learning data sets 610 and 620, semi-supervised learning may be performed to match the masked amino acids. The target to which the mask is applied here may be limited to amino acid sequences corresponding to the correct answer (1). Accordingly, the accuracy of the prediction model for predicting the corresponding CDR3 by receiving peptides and MHC can be further increased.
본 개시내용의 일 실시예에서, 복수의 마스크들이 하나의 학습 데이터 세트에 적용될 수 있다. 이 경우, 복수의 마스크들 중 어느 하나의 마스크를 맞추는 과정에서 다른 하나의 마스크에 대해서는 모든 아미노산 또는 아미노산의 평균을 나타내는 X 아미노산을 적용하는 방식으로, Masked Learning 방식이 구현될 수 있다. 이에 따라, 복수의 마스크들이 존재하는 상황에서도 X 아미노산이라는 피처(feature)가 사용되기 때문에, 마스킹된 데이터에 대한 예측의 정확도가 보다 높아질 수 있다.In one embodiment of the present disclosure, multiple masks may be applied to one training data set. In this case, the Masked Learning method can be implemented by applying X amino acids, which represent all amino acids or the average of amino acids, to the other mask in the process of matching one of the plurality of masks. Accordingly, since the feature called
본 개시의 일 예시에 따른 기법은 반 지도 학습으로 사전학습된 모델을 이용하고 그리고 지도 학습 방식의 미세 조정(fine tuning)을 적용하는 방식으로 수행될 수 있다. 본 개시의 일 예시에 따른 기법은 하나 이상의 인코더들 및/또는 디코더들을 포함하는 예측 모델에 의해 구현될 수 있다. 본 개시의 일 예시에 따른 기법은 일부의 토큰을 마스킹하여 예측 모델로 하여금 맞추게 하는 Masked Learning 방식 및 2개의 토큰 세트들 혹은 2개의 토큰이 주어졌을 때 전후 관계 혹은 다음 특정 토큰 등을 맞추는 Next Sentence Prediction 방식이 활용될 수 있다. The technique according to an example of the present disclosure can be performed by using a model pre-trained through semi-supervised learning and applying fine tuning of the supervised learning method. A technique according to an example of the present disclosure may be implemented by a prediction model including one or more encoders and/or decoders. A technique according to an example of the present disclosure is a Masked Learning method that masks some tokens and allows the prediction model to match them, and Next Sentence Prediction that matches the context or next specific token when two token sets or two tokens are given. method can be used.
일례로, 본 개시내용에서의 일 실시예에서, 펩타이드 및/또는 MHC에 대응되는 아미노산 서열들 또는 펩타이드 및/또는 MHC에 대응되는 토큰들을 입력으로 하고 대응되는 TCR의 길이를 출력하는 인공지능 기반의 모델이 추가로 활용될 수 있다. 다른 예시로, 본 개시내용에서의 일 실시예에서, 펩타이드 및/또는 MHC에 대응되는 아미노산 서열들 또는 펩타이드 및/또는 MHC에 대응되는 토큰들을 입력으로 하고 대응되는 CDR3의 길이를 출력하는 인공지능 기반의 모델이 추가로 활용될 수 있다. 다른 예시로, 본 개시내용에서의 일 실시예에서, 펩타이드 및/또는 MHC에 대응되는 아미노산 서열들 또는 펩타이드 및/또는 MHC에 대응되는 토큰들을 입력으로 하고 대응되는 V 타입 및 J 타입을 출력하는 인공지능 기반의 모델이 추가로 활용될 수 있다. 다른 예시로, 본 개시내용에서의 일 실시예에서, 펩타이드 및/또는 MHC에 대응되는 아미노산 서열들 또는 펩타이드 및/또는 MHC에 대응되는 토큰들을 입력으로 하고 대응되는 V 타입 및 J 타입과 함께 CDR3의 랜덤 삽입(random insertion) 서열의 길이를 출력하는 인공지능 기반의 모델이 추가로 활용될 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따른 기법은, 이러한 추가적인 인공지능 모델을 사용하여, 펩타이드 및/또는 MHC로부터 대응되는 CDR3 및/또는 V타입과 J타입에 대한 정보를 획득할 수 있으며 그리고 CDR3 및/또는 V타입과 J타입에 대한 정보를 입력으로 하여 예측 모델에 대한 Masked Learning이 수행될 수 있다. 이리한 경우, 예측 모델은 CDR3와 관련된 토큰 또는 서열 중 적어도 일부에 대한 마스크를 적용함으로써, 적용된 마스크에 대응되는 토큰 또는 서열을 예측하는 방식으로 학습될 수 있다. 앞선 도면들에 기재된 예시에서, 이러한 인공지능 기반의 모델이 추가로 활용될 수 있다. 이에 따라 인공지능 기반의 모델이 펩타이드 및/또는 MHC에 대응되는 아미노산 서열 및/또는 토큰을 입력받아 CDR3와 관련된 정보를 출력하고, 상기 CDR3와 관련된 정보를 입력으로 하는 예측 모델이 최종적으로 펩타이드 및/또는 MHC에 대응되는 아미노산 서열 및/또는 토큰을 입력으로 하여 CDR3의 서열을 출력하도록 학습될 수 있다. 본 개시의 추가적인 실시예에서, 예측 모델은 전술한 인공지능 기반의 추가 모델을 포함하도록 설계될 수도 있다. 이에 따라 예측 모델 내부에서 2개의 모델이 존재할 수 있으며, 제 1 모델은 펩타이드 및/또는 MHC로부터 대응되는 펩타이드 및/또는 MHC로부터 대응되는 CDR3 및/또는 V타입과 J타입에 대한 정보를 획득할 수 있으며 그리고 CDR3 및/또는 V타입과 J타입에 대한 정보를 입력으로 하여 예측 모델 중 제 2 모델을 통해 CDR3의 아미노산 서열이 출력될 수 있다.For example, in one embodiment of the present disclosure, an artificial intelligence-based system that inputs amino acid sequences corresponding to peptides and/or MHC or tokens corresponding to peptides and/or MHC and outputs the length of the corresponding TCR The model can be utilized further. As another example, in one embodiment of the present disclosure, an artificial intelligence-based method that inputs amino acid sequences corresponding to peptides and/or MHC or tokens corresponding to peptides and/or MHC and outputs the length of the corresponding CDR3 The model can be used additionally. As another example, in one embodiment of the present disclosure, an artificial device that inputs amino acid sequences corresponding to a peptide and/or MHC or tokens corresponding to a peptide and/or MHC and outputs the corresponding V type and J type. Intelligence-based models can be additionally utilized. As another example, in one embodiment of the present disclosure, amino acid sequences corresponding to the peptide and/or MHC or tokens corresponding to the peptide and/or MHC are taken as input and the CDR3 with the corresponding V type and J type is used as input. An artificial intelligence-based model that outputs the length of the random insertion sequence can be additionally used. The technique according to an embodiment of the present disclosure can use this additional artificial intelligence model to obtain information about the corresponding CDR3 and/or V type and J type from the peptide and/or MHC, and CDR3 and/or Masked learning for the prediction model can be performed by using information about the V type and J type as input. In this case, the prediction model may be learned by applying a mask to at least some of the tokens or sequences associated with CDR3, thereby predicting tokens or sequences corresponding to the applied mask. In the examples described in the preceding drawings, this artificial intelligence-based model can be further utilized. Accordingly, the artificial intelligence-based model receives the amino acid sequence and/or token corresponding to the peptide and/or MHC and outputs information related to CDR3, and the prediction model that inputs the information related to CDR3 is finally used to determine the peptide and/or Alternatively, it can be learned to output the sequence of CDR3 using the amino acid sequence and/or token corresponding to MHC as input. In additional embodiments of the present disclosure, the prediction model may be designed to include the additional models based on artificial intelligence described above. Accordingly, two models may exist within the prediction model, and the first model can obtain information about the corresponding CDR3 and/or V type and J type from the corresponding peptide and/or MHC. And the amino acid sequence of CDR3 can be output through the second model among the prediction models by using information about CDR3 and/or V type and J type as input.
본 개시내용에서의 Next Sentence Prediction 방식은 예를 들어 펩타이드에 대응되는 아미노산 서열들을 하나의 Sentence로 인식하고, CDR3에 대응되는 아미노산 서열들을 하나의 Sentence로 인식함으로써, 펩타이드로부터 CDR3를 예측하도록 학습하는 과정을 포함할 수 있다. 일례로, 본 개시내용에서의 Next Sentence Prediction 방식은 MHC에 대응되는 아미노산 서열들을 하나의 Sentence로 인식하고, CDR3에 대응되는 아미노산 서열들을 하나의 Sentence로 인식함으로써, MHC로부터 CDR3를 예측하도록 학습하는 과정을 포함할 수 있다. 일례로, 본 개시내용에서의 Next Sentence Prediction 방식은 pMHC에 대응되는 아미노산 서열들을 하나의 Sentence로 인식하고, CDR3에 대응되는 아미노산 서열들을 하나의 Sentence로 인식함으로써, pMHC로부터 CDR3를 예측하도록 학습하는 과정을 포함할 수 있다. 일례로, 본 개시내용에서의 Next Sentence Prediction 방식은 MHC에 대응되는 아미노산 서열들을 하나의 Sentence로 인식하고, 펩타이드에 대응되는 아미노산 서열들을 하나의 Sentence로 인식하고, CDR3에 대응되는 아미노산 서열을 하나의 Sentence로 인식함으로써, 펩타이드와 MHC에 대응되는 CDR3를 예측하도록 학습하는 과정을 포함할 수 있다. 이러한 실시예에 따라서, 앞서 설명된 바와 같이 마스킹 과정에서 마스킹 대상은 CDR3에 대응되는 아미노산 서열 및/또는 토큰들로 한정될 수 있다.The Next Sentence Prediction method in the present disclosure is a process of learning to predict CDR3 from a peptide, for example, by recognizing the amino acid sequences corresponding to the peptide as one sentence and the amino acid sequences corresponding to CDR3 as one sentence. may include. For example, the Next Sentence Prediction method in the present disclosure is a process of learning to predict CDR3 from MHC by recognizing amino acid sequences corresponding to MHC as one Sentence and amino acid sequences corresponding to CDR3 as one Sentence. may include. For example, the Next Sentence Prediction method in the present disclosure is a process of learning to predict CDR3 from pMHC by recognizing the amino acid sequences corresponding to pMHC as one Sentence and the amino acid sequences corresponding to CDR3 as one Sentence. may include. For example, the Next Sentence Prediction method in the present disclosure recognizes amino acid sequences corresponding to MHC as one Sentence, recognizes amino acid sequences corresponding to peptides as one Sentence, and recognizes amino acid sequences corresponding to CDR3 as one Sentence. By recognizing it as a sentence, it can include a learning process to predict the CDR3 corresponding to the peptide and MHC. According to this embodiment, as described above, in the masking process, the masking target may be limited to amino acid sequences and/or tokens corresponding to CDR3.
도 7은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 환경의 개략도이다.7 is a schematic diagram of a computing environment according to one embodiment of the present disclosure.
본 개시내용에서의 컴포넌트, 모듈 또는 부(unit)는 특정의 태스크를 수행하거나 특정의 추상 데이터 유형을 구현하는 루틴, 프로시져, 프로그램, 컴포넌트, 데이터 구조 등을 포함한다. 또한, 당업자라면 본 개시내용에서 제시되는 방법들이 단일-프로세서 또는 멀티프로세서 컴퓨팅 장치, 미니컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터는 물론 퍼스널 컴퓨터, 핸드헬드 컴퓨팅 장치, 마이크로프로세서-기반 또는 프로그램가능 가전 제품, 기타 등등(이들 각각은 하나 이상의 연관된 장치와 연결되어 동작할 수 있음)을 비롯한 다른 컴퓨터 시스템 구성으로 실시될 수 있다는 것을 충분히 인식할 것이다.A component, module, or unit in the present disclosure includes routines, procedures, programs, components, data structures, etc. that perform a specific task or implement a specific abstract data type. Additionally, one of ordinary skill in the art will understand that the methods presented in this disclosure can be used in uni-processor or multiprocessor computing devices, minicomputers, mainframe computers, as well as personal computers, handheld computing devices, microprocessor-based or programmable consumer electronics, etc. ( It will be fully appreciated that each of these may be implemented with other computer system configurations, including those capable of operating in conjunction with one or more associated devices.
본 개시내용에서 설명된 실시예들은 또한 어떤 태스크들이 통신 네트워크를 통해 연결되어 있는 원격 처리 장치들에 의해 수행되는 분산 컴퓨팅 환경에서 실시될 수 있다. 분산 컴퓨팅 환경에서, 프로그램 모듈은 로컬 및 원격 메모리 저장 장치 둘 다에 위치할 수 있다.Embodiments described in this disclosure can also be practiced in distributed computing environments where certain tasks are performed by remote processing devices that are linked through a communications network. In a distributed computing environment, program modules may be located in both local and remote memory storage devices.
컴퓨팅 장치는 통상적으로 다양한 컴퓨터 판독가능 매체를 포함한다. 컴퓨터에 의해 액세스 가능한 매체는 그 어떤 것이든지 컴퓨터 판독가능 매체가 될 수 있고, 이러한 컴퓨터 판독가능 매체는 휘발성 및 비휘발성 매체, 일시적(transitory) 및 비일시적(non-transitory) 매체, 이동식 및 비-이동식 매체를 포함한다. 제한이 아닌 예로서, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 판독가능 저장 매체 및 컴퓨터 판독가능 전송 매체를 포함할 수 있다.Computing devices typically include a variety of computer-readable media. Computer-readable media can be any medium that can be accessed by a computer, and such computer-readable media includes volatile and non-volatile media, transitory and non-transitory media, removable and non-transitory media. Includes removable media. By way of example, and not limitation, computer-readable media may include computer-readable storage media and computer-readable transmission media.
컴퓨터 판독가능 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보를 저장하는 임의의 방법 또는 기술로 구현되는 휘발성 및 비휘발성 매체, 일시적 및 비-일시적 매체, 이동식 및 비이동식 매체를 포함한다. 컴퓨터 판독가능 저장 매체는 RAM, ROM, EEPROM, 플래시 메모리 또는 기타 메모리 기술, CD-ROM, DVD(digital video disk) 또는 기타 광 디스크 저장 장치, 자기 카세트, 자기 테이프, 자기 디스크 저장 장치 또는 기타 자기 저장 장치, 또는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있고 원하는 정보를 저장하는 데 사용될 수 있는 임의의 기타 매체를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.Computer-readable storage media refers to volatile and non-volatile media, transient and non-transitory media, removable and non-removable, implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data. Includes media. Computer readable storage media may include RAM, ROM, EEPROM, flash memory or other memory technology, CD-ROM, digital video disk (DVD) or other optical disk storage, magnetic cassette, magnetic tape, magnetic disk storage or other magnetic storage. This includes, but is not limited to, a device, or any other medium that can be accessed by a computer and used to store desired information.
컴퓨터 판독가능 전송 매체는 통상적으로 반송파(carrier wave) 또는 기타 전송 메커니즘(transport mechanism)과 같은 피변조 데이터 신호(modulated data signal)에 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터 등을 구현하고 모든 정보 전달 매체를 포함한다. 피변조 데이터 신호라는 용어는 신호 내에 정보를 인코딩하도록 그 신호의 특성들 중 하나 이상을 설정 또는 변경시킨 신호를 의미한다. 제한이 아닌 예로서, 컴퓨터 판독가능 전송 매체는 유선 네트워크 또는 직접 배선 접속(direct-wired connection)과 같은 유선 매체, 그리고 음향, RF, 적외선, 기타 무선 매체와 같은 무선 매체를 포함한다. 상술된 매체들 중 임의의 것의 조합도 역시 컴퓨터 판독가능 전송 매체의 범위 안에 포함되는 것으로 한다.A computer-readable transmission medium typically implements computer-readable instructions, data structures, program modules, or other data on a modulated data signal, such as a carrier wave or other transport mechanism. Includes all information delivery media. The term modulated data signal refers to a signal in which one or more of the characteristics of the signal have been set or changed to encode information within the signal. By way of example, and not limitation, computer-readable transmission media includes wired media such as a wired network or direct-wired connection, and wireless media such as acoustic, RF, infrared, and other wireless media. Combinations of any of the above are also intended to be included within the scope of computer-readable transmission media.
컴퓨터(2002)를 포함하는 본 발명의 여러가지 측면들을 구현하는 예시적인 환경이 나타내어져 있으며, 컴퓨터(2002)는 처리 장치(2004), 시스템 메모리(2006) 및 시스템 버스(2008)를 포함한다. 본 명세서에서의 컴퓨터(200)는 컴퓨팅 장치와 상호 교환가능하게 사용될 수 있다. 시스템 버스(2008)는 시스템 메모리(2006)(이에 한정되지 않음)를 비롯한 시스템 컴포넌트들을 처리 장치(2004)에 연결시킨다. 처리 장치(2004)는 다양한 상용 프로세서들 중 임의의 프로세서일 수 있다. 듀얼 프로세서 및 기타 멀티프로세서 아키텍처도 역시 처리 장치(2004)로서 이용될 수 있다.An example environment implementing various aspects of the invention is shown, including computer 2002, which includes a processing unit 2004, a system memory 2006, and a system bus 2008. Computer 200 herein may be used interchangeably with computing device. System bus 2008 couples system components, including but not limited to system memory 2006, to processing unit 2004. Processing unit 2004 may be any of a variety of commercially available processors. Dual processors and other multiprocessor architectures may also be used as processing units 2004.
시스템 버스(2008)는 메모리 버스, 주변장치 버스, 및 다양한 상용 버스 아키텍처 중 임의의 것을 사용하는 로컬 버스에 추가적으로 상호 연결될 수 있는 몇가지 유형의 버스 구조 중 임의의 것일 수 있다. 시스템 메모리(2006)는 판독 전용 메모리(ROM)(2010) 및 랜덤 액세스 메모리(RAM)(2012)를 포함한다. 기본 입/출력 시스템(BIOS)은 ROM, EPROM, EEPROM 등의 비휘발성 메모리(2010)에 저장되며, 이 BIOS는 시동 중과 같은 때에 컴퓨터(2002) 내의 구성요소들 간에 정보를 전송하는 일을 돕는 기본적인 루틴을 포함한다. RAM(2012)은 또한 데이터를 캐싱하기 위한 정적 RAM 등의 고속 RAM을 포함할 수 있다. System bus 2008 may be any of several types of bus structures that may further be interconnected to a memory bus, peripheral bus, and local bus using any of a variety of commercial bus architectures. System memory 2006 includes read only memory (ROM) 2010 and random access memory (RAM) 2012. The basic input/output system (BIOS) is stored in non-volatile memory (2010), such as ROM, EPROM, and EEPROM, and is a basic input/output system (BIOS) that helps transfer information between components within the computer (2002), such as during startup. Contains routines. RAM 2012 may also include high-speed RAM, such as static RAM for caching data.
컴퓨터(2002)는 또한 내장형 하드 디스크 드라이브(HDD)(2014)(예를 들어, EIDE, SATA), 자기 플로피 디스크 드라이브(FDD)(2016)(예를 들어, 이동식 디스켓(2018)으로부터 판독을 하거나 그에 기록을 하기 위한 것임), SSD 및 광 디스크 드라이브(2020)(예를 들어, CD-ROM 디스크(2022)를 판독하거나 DVD 등의 기타 고용량 광 매체로부터 판독을 하거나 그에 기록을 하기 위한 것임)를 포함한다. 하드 디스크 드라이브(2014), 자기 디스크 드라이브(2016) 및 광 디스크 드라이브(2020)는 각각 하드 디스크 드라이브 인터페이스(2024), 자기 디스크 드라이브 인터페이스(2026) 및 광 드라이브 인터페이스(2028)에 의해 시스템 버스(2008)에 연결될 수 있다. 외장형 드라이브 구현을 위한 인터페이스(2024)는 예를 들어, USB(Universal Serial Bus) 및 IEEE 1394 인터페이스 기술 중 적어도 하나 또는 그 둘 다를 포함한다. Computer 2002 may also read from or use an internal hard disk drive (HDD) 2014 (e.g., EIDE, SATA), magnetic floppy disk drive (FDD) 2016 (e.g., removable diskette 2018). (for writing to), SSDs, and optical disk drives (2020) (e.g., for reading CD-ROM disks (2022) or for reading from or writing to other high-capacity optical media, such as DVDs). Includes. The hard disk drive 2014, magnetic disk drive 2016, and optical disk drive 2020 are connected to a system bus 2008 by a hard disk drive interface 2024, magnetic disk drive interface 2026, and optical drive interface 2028, respectively. ) can be connected to. The interface 2024 for implementing an external drive includes, for example, at least one or both of Universal Serial Bus (USB) and IEEE 1394 interface technologies.
이들 드라이브 및 그와 연관된 컴퓨터 판독가능 매체는 데이터, 데이터 구조, 컴퓨터 실행가능 명령어, 기타 등등의 비휘발성 저장을 제공한다. 컴퓨터(2002)의 경우, 드라이브 및 매체는 임의의 데이터를 적당한 디지털 형식으로 저장하는 것에 대응한다. 상기에서의 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 대한 설명이 HDD, 이동식 자기 디스크, 및 CD 또는 DVD 등의 이동식 광 매체를 언급하고 있지만, 당업자라면 집 드라이브(zip drive), 자기 카세트, 플래쉬 메모리 카드, 카트리지, 기타 등등의 컴퓨터에 의해 판독가능한 다른 유형의 저장 매체도 역시 예시적인 운영 환경에서 사용될 수 있으며 또 임의의 이러한 매체가 본 발명의 방법들을 수행하기 위한 컴퓨터 실행가능 명령어를 포함할 수 있다는 것을 잘 알 것이다.These drives and their associated computer-readable media provide non-volatile storage of data, data structures, computer-executable instructions, and the like. For the computer 2002, drive and media correspond to storing any data in a suitable digital format. Although the description of computer-readable storage media above refers to removable optical media such as HDDs, removable magnetic disks, and CDs or DVDs, those skilled in the art will also recognize removable optical media such as zip drives, magnetic cassettes, flash memory cards, cartridges, etc. It will be appreciated that other types of computer-readable storage media may also be used in the exemplary operating environment and that any such media may contain computer-executable instructions for performing the methods of the invention. .
운영 체제(2030), 하나 이상의 어플리케이션 프로그램(2032), 기타 프로그램 모듈(2034) 및 프로그램 데이터(2036)를 비롯한 다수의 프로그램 모듈이 드라이브 및 RAM(2012)에 저장될 수 있다. 운영 체제, 어플리케이션, 모듈 및/또는 데이터의 전부 또는 그 일부분이 또한 RAM(2012)에 캐싱될 수 있다. 본 발명이 여러가지 상업적으로 이용가능한 운영 체제 또는 운영 체제들의 조합에서 구현될 수 있다는 것을 잘 알 것이다.A number of program modules may be stored in the drive and RAM 2012, including an operating system 2030, one or more application programs 2032, other program modules 2034, and program data 2036. All or portions of the operating system, applications, modules and/or data may also be cached in RAM 2012. It will be appreciated that the invention may be implemented on various commercially available operating systems or combinations of operating systems.
사용자는 하나 이상의 유선/무선 입력 장치, 예를 들어, 키보드(2038) 및 마우스(2040) 등의 포인팅 장치를 통해 컴퓨터(2002)에 명령 및 정보를 입력할 수 있다. 기타 입력 장치(도시 생략)로는 마이크, IR 리모콘, 조이스틱, 게임 패드, 스타일러스 펜, 터치 스크린, 기타 등등이 있을 수 있다. 이들 및 기타 입력 장치가 종종 시스템 버스(2008)에 연결되어 있는 입력 장치 인터페이스(2042)를 통해 처리 장치(2004)에 연결되지만, 병렬 포트, IEEE 1394 직렬 포트, 게임 포트, USB 포트, IR 인터페이스, 기타 등등의 기타 인터페이스에 의해 연결될 수 있다.A user may input commands and information into the computer 2002 through one or more wired/wireless input devices, such as a pointing device such as a keyboard 2038 and a mouse 2040. Other input devices (not shown) may include microphones, IR remote controls, joysticks, game pads, stylus pens, touch screens, etc. These and other input devices are connected to the processing unit 2004 through an input device interface 2042, which is often connected to the system bus 2008, but may also include a parallel port, an IEEE 1394 serial port, a game port, a USB port, an IR interface, It can be connected by other interfaces, etc.
모니터(2044) 또는 다른 유형의 디스플레이 장치도 역시 비디오 어댑터(2046) 등의 인터페이스를 통해 시스템 버스(2008)에 연결된다. 모니터(2044)에 부가하여, 컴퓨터는 일반적으로 스피커, 프린터, 기타 등등의 기타 주변 출력 장치(도시 생략)를 포함한다.A monitor 2044 or other type of display device is also connected to system bus 2008 through an interface, such as a video adapter 2046. In addition to the monitor 2044, computers typically include other peripheral output devices (not shown) such as speakers, printers, etc.
컴퓨터(2002)는 유선 및/또는 무선 통신을 통한 원격 컴퓨터(들)(2048) 등의 하나 이상의 원격 컴퓨터로의 논리적 연결을 사용하여 네트워크화된 환경에서 동작할 수 있다. 원격 컴퓨터(들)(2048)는 워크스테이션, 서버 컴퓨터, 라우터, 퍼스널 컴퓨터, 휴대용 컴퓨터, 마이크로프로세서-기반 오락 기기, 피어 장치 또는 기타 통상의 네트워크 노드일 수 있으며, 일반적으로 컴퓨터(2002)에 대해 기술된 구성요소들 중 다수 또는 그 전부를 포함하지만, 간략함을 위해, 메모리 저장 장치(2050)만이 도시되어 있다. 도시되어 있는 논리적 연결은 근거리 통신망(LAN)(2052) 및/또는 더 큰 네트워크, 예를 들어, 원거리 통신망(WAN)(2054)에의 유선/무선 연결을 포함한다. 이러한 LAN 및 WAN 네트워킹 환경은 사무실 및 회사에서 일반적인 것이며, 인트라넷 등의 전사적 컴퓨터 네트워크(enterprise-wide computer network)를 용이하게 해주며, 이들 모두는 전세계 컴퓨터 네트워크, 예를 들어, 인터넷에 연결될 수 있다. Computer 2002 may operate in a networked environment using logical connections to one or more remote computers, such as remote computer(s) 2048, via wired and/or wireless communications. Remote computer(s) 2048 may be a workstation, server computer, router, personal computer, portable computer, microprocessor-based entertainment device, peer device, or other conventional network node, and generally refers to computer 2002. For simplicity, only memory storage device 2050 is shown, although it includes many or all of the components described. The logical connections depicted include wired/wireless connections to a local area network (LAN) 2052 and/or a larger network, such as a wide area network (WAN) 2054. These LAN and WAN networking environments are common in offices and companies and facilitate enterprise-wide computer networks, such as intranets, all of which can be connected to a worldwide computer network, such as the Internet.
LAN 네트워킹 환경에서 사용될 때, 컴퓨터(2002)는 유선 및/또는 무선 통신 네트워크 인터페이스 또는 어댑터(2056)를 통해 로컬 네트워크(2052)에 연결된다. 어댑터(2056)는 LAN(2052)에의 유선 또는 무선 통신을 용이하게 해줄 수 있으며, 이 LAN(2052)은 또한 무선 어댑터(2056)와 통신하기 위해 그에 설치되어 있는 무선 액세스 포인트를 포함하고 있다. WAN 네트워킹 환경에서 사용될 때, 컴퓨터(2002)는 모뎀(2058)을 포함할 수 있거나, WAN(2054) 상의 통신 서버에 연결되거나, 또는 인터넷을 통하는 등, WAN(2054)을 통해 통신을 정하는 기타 수단을 갖는다. 내장형 또는 외장형 및 유선 또는 무선 장치일 수 있는 모뎀(2058)은 직렬 포트 인터페이스(2042)를 통해 시스템 버스(2008)에 연결된다. 네트워크화된 환경에서, 컴퓨터(2002)에 대해 설명된 프로그램 모듈들 또는 그의 일부분이 원격 메모리/저장 장치(2050)에 저장될 수 있다. 도시된 네트워크 연결이 예시적인 것이며 컴퓨터들 사이에 통신 링크를 설정하는 기타 수단이 사용될 수 있다는 것을 잘 알 것이다.When used in a LAN networking environment, computer 2002 is connected to local network 2052 through wired and/or wireless communications network interfaces or adapters 2056. Adapter 2056 may facilitate wired or wireless communication to LAN 2052, which also includes a wireless access point installed thereon for communicating with wireless adapter 2056. When used in a WAN networking environment, the computer 2002 may include a modem 2058, connected to a communication server on the WAN 2054, or other means of establishing communication over the WAN 2054, such as via the Internet. has Modem 2058, which may be internal or external and a wired or wireless device, is coupled to system bus 2008 via serial port interface 2042. In a networked environment, program modules described for computer 2002, or portions thereof, may be stored in remote memory/storage device 2050. It will be appreciated that the network connections shown are exemplary and that other means of establishing a communications link between computers may be used.
컴퓨터(2002)는 무선 통신으로 배치되어 동작하는 임의의 무선 장치 또는 개체, 예를 들어, 프린터, 스캐너, 데스크톱 및/또는 휴대용 컴퓨터, PDA(portable data assistant), 통신 위성, 무선 검출가능 태그와 연관된 임의의 장비 또는 장소, 및 전화와 통신을 하는 동작을 한다. 이것은 적어도 Wi-Fi 및 블루투스 무선 기술을 포함한다. 따라서, 통신은 종래의 네트워크에서와 같이 미리 정의된 구조이거나 단순하게 적어도 2개의 장치 사이의 애드혹 통신(ad hoc communication)일 수 있다. Computer 2002 may be associated with any wireless device or object deployed and operating in wireless communications, such as a printer, scanner, desktop and/or portable computer, portable data assistant (PDA), communications satellite, wirelessly detectable tag. Performs actions to communicate with any device or location and telephone. This includes at least Wi-Fi and Bluetooth wireless technologies. Accordingly, communication may be a predefined structure as in a conventional network or may simply be ad hoc communication between at least two devices.
제시된 프로세스들에 있는 단계들의 특정한 순서 또는 계층 구조는 예시적인 접근들의 일례임을 이해하도록 한다. 설계 우선순위들에 기반하여, 본 개시내용의 범위 내에서 프로세스들에 있는 단계들의 특정한 순서 또는 계층 구조가 재배열될 수 있다는 것을 이해하도록 한다. 본 개시내용의 방법 청구항들은 샘플 순서로 다양한 단계들의 엘리먼트들을 제공하지만 제시된 특정한 순서 또는 계층 구조에 한정되는 것을 의미하지는 않는다It is to be understood that the specific order or hierarchy of steps in the processes presented is an example of illustrative approaches. It is to be understood that the specific order or hierarchy of steps in processes may be rearranged within the scope of the present disclosure, based on design priorities. The method claims of this disclosure provide elements of the various steps in a sample order but are not meant to be limited to the particular order or hierarchy presented.
상기와 같이 발명의 실시를 위한 최선의 형태에서 관련 내용을 기술하였다.As described above, the relevant content has been described in the best form for carrying out the invention.
pMHC에 대응되는 TCR 정보를 생성하기 위한 컴퓨팅 장치, 시스템 등에 사용될 수 있다.It can be used in computing devices, systems, etc. to generate TCR information corresponding to pMHC.

Claims (22)

  1. 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는, 인공지능 기반의 예측 모델을 학습시키는(training) 방법으로서,As a method of training an artificial intelligence-based prediction model performed by a computing device,
    주조직 적합 복합체(MHC: Major Histocompatibility Complex)에 대응되는 제 1 입력 데이터, 펩타이드에 대응되는 제 2 입력 데이터 및 상기 MHC와 상기 펩타이드에 대응되는 TCR(T Cell Receptor)의 CDR3에 대응되는 제 3 입력 데이터를 획득하는 단계 - 상기 제 1 입력 데이터는 상기 MHC에 대응되는 제 1 서열의 아미노산들을 포함하며, 상기 제 2 입력 데이터는 상기 펩타이드에 대응되는 제 2 서열의 아미노산들을 포함하며, 그리고 상기 제 3 입력 데이터는 상기 CDR3에 대응되는 제 3 서열의 아미노산들을 포함함 -; First input data corresponding to the Major Histocompatibility Complex (MHC), second input data corresponding to the peptide, and third input corresponding to CDR3 of the MHC and T Cell Receptor (TCR) corresponding to the peptide. Acquiring data - the first input data includes amino acids of a first sequence corresponding to the MHC, the second input data includes amino acids of a second sequence corresponding to the peptide, and the third Input data includes amino acids of a third sequence corresponding to said CDR3;
    상기 제 1 입력 데이터, 상기 제 2 입력 데이터 및 상기 제 3 입력 데이터에 대한 그룹화(grouping) 프로세스 및 세그멘팅(segmenting) 프로세스를 포함하는 전처리(preprocessing)를 수행함으로써, 학습 데이터 세트를 생성하는 단계;generating a learning data set by performing preprocessing including a grouping process and a segmenting process on the first input data, the second input data, and the third input data;
    상기 학습 데이터 세트를 사용하여, 상기 인공지능 기반의 예측 모델이 상기 제 1 입력 데이터 및 상기 제 2 입력 데이터로부터 상기 제 3 입력 데이터를 포함하는 예측 결과를 생성하도록, 상기 인공지능 기반의 예측 모델을 학습시키는 단계;Using the learning data set, the artificial intelligence-based prediction model generates a prediction result including the third input data from the first input data and the second input data. learning step;
    를 포함하는,Including,
    방법.method.
  2. 제 1 항에 있어서,According to claim 1,
    상기 예측 결과는, 상기 제 1 입력 데이터 및 상기 제 2 입력 데이터에 대응되는 상기 TCR의 V 타입 및 J 타입을 더 포함하는,The prediction result further includes type V and type J of the TCR corresponding to the first input data and the second input data,
    방법.method.
  3. 제 1 항에 있어서,According to claim 1,
    상기 그룹화 프로세스는, The grouping process is,
    상이한 길이의 아미노산 서열들 각각에 대한 출현 빈도를 분석함으로써, 상이한 길이의 아미노산 서열들 각각에 대응되는 길이를 가지는 토큰들을 생성하는,By analyzing the frequency of occurrence for each of the different length amino acid sequences, generating tokens with a length corresponding to each of the different length amino acid sequences,
    방법.method.
  4. 제 3 항에 있어서,According to claim 3,
    상기 그룹화 프로세스는:The above grouping process is:
    제 1 길이를 가지는 아미노산 서열들에 대한 출현 빈도를 분석함에 따라 획득되는 제 1 세트의 아미노산 서열들에 대한 제 1 토큰 그룹을 생성하는 단계; 및generating a first token group for a first set of amino acid sequences obtained by analyzing the frequency of occurrence for amino acid sequences having a first length; and
    상기 제 1 그룹에 포함된 상기 제 1 세트의 아미노산 서열들이 제외된 상태에서, 상기 제 1 길이보다 짧은 길이인 제 2 길이를 가지는 아미노산 서열들에 대한 출현 빈도를 분석함에 따라 획득되는 제 2 세트의 아미노산 서열들을 포함하는 제 2 토큰 그룹을 생성하는 단계;A second set obtained by analyzing the frequency of occurrence of amino acid sequences having a second length shorter than the first length, with the first set of amino acid sequences included in the first group excluded. generating a second token group comprising amino acid sequences;
    를 포함하며, 그리고Includes, and
    상기 제 1 토큰 그룹에 포함된 토큰들은 상기 제 1 길이를 가지며 그리고 상기 제 2 토큰 그룹에 포함된 토큰들은 상기 제 2 길이를 가지는,tokens included in the first token group have the first length and tokens included in the second token group have the second length,
    방법.method.
  5. 제 3 항에 있어서,According to claim 3,
    상기 출현 빈도는: The frequency of occurrence is:
    하나의 CDR3 서열 내에서 특정 아미노산 서열이 발견될 확률을 정량적으로 나타낸 값; 또는A value that quantitatively represents the probability of finding a specific amino acid sequence within one CDR3 sequence; or
    전체 CDR3의 개수에 대한 상기 전체 CDR3에서 특정 아미노산 서열이 발견된 횟수의 비율을 정량적으로 나타낸 값;A value quantitatively representing the ratio of the number of times a specific amino acid sequence is found in all CDR3s to the total number of CDR3s;
    을 포함하는,Including,
    방법.method.
  6. 제 3 항에 있어서,According to claim 3,
    상기 그룹화 프로세스에 의해 생성된 토큰들에 기반하여, 상기 제 1 입력 데이터, 상기 제 2 입력 데이터 및 상기 제 3 입력 데이터 각각에 대한 토큰화(tokenization)가 수행되는,Based on the tokens generated by the grouping process, tokenization is performed on each of the first input data, the second input data, and the third input data,
    방법.method.
  7. 제 6 항에 있어서,According to claim 6,
    상기 세그멘팅 프로세스는,The segmenting process is,
    구분자(separator) 토큰을 사이에 두고 상기 제 1 입력 데이터에 대응되는 제 1 토큰들 및 상기 제 3 입력 데이터에 대응되는 제 3 토큰들을 포함하는 제 1 학습 데이터 세트, 및 구분자 토큰을 사이에 두고 상기 제 2 입력 데이터에 대응되는 제 2 토큰들 및 상기 제 3 입력 데이터에 대응되는 제 3 토큰들을 포함하는 제 2 학습 데이터 세트를 생성하며, A first learning data set including first tokens corresponding to the first input data and third tokens corresponding to the third input data with a separator token between them, and the separator token between them. Generating a second learning data set including second tokens corresponding to second input data and third tokens corresponding to the third input data,
    여기서 상기 제 3 토큰들은 상기 예측 모델의 학습 과정에서 정답 데이터로 사용되며, 그리고 Here, the third tokens are used as correct answer data in the learning process of the prediction model, and
    상기 제 1 학습 데이터 세트와 상기 제 2 학습 데이터 세트는 상기 예측 모델 내에서 서로 상이한 인공지능 네트워크에 의해 학습되는,The first learning data set and the second learning data set are learned by different artificial intelligence networks within the prediction model,
    방법. method.
  8. 제 6 항에 있어서,According to claim 6,
    상기 세그멘팅 프로세스는,The segmenting process is,
    상기 제 1 입력 데이터에 대응되는 제 1 토큰들, 상기 제 2 입력 데이터에 대응되는 제 2 토큰들, 상기 제 1 토큰들과 상기 제 2 토큰들 사이에 위치하는 제 1 구분자 토큰, 상기 제 3 입력 데이터에 대응되는 제 3 토큰들 및 상기 제 2 토큰들과 상기 제 3 토큰들 사이에 위치하는 제 2 구분자 토큰을 포함하는, 제 3 학습 데이터 세트를 생성하며, First tokens corresponding to the first input data, second tokens corresponding to the second input data, a first separator token located between the first tokens and the second tokens, and the third input Generate a third training data set, including third tokens corresponding to data and a second delimiter token located between the second tokens and the third tokens,
    여기서 상기 제 3 토큰들은 상기 예측 모델의 학습 과정에서 정답 데이터로 사용되는,Here, the third tokens are used as correct answer data in the learning process of the prediction model,
    방법. method.
  9. 제 1 항에 있어서,According to claim 1,
    상기 그룹화 프로세스는:The above grouping process is:
    외부 데이터베이스 또는 상기 컴퓨팅 장치에 포함된 데이터베이스로부터 CDR3 리스트를 획득하는 단계;Obtaining a CDR3 list from an external database or a database included in the computing device;
    아미노산 서열의 길이가 K인 아미노산 세트들 각각에 대해서, 상기 CDR3 리스트 내에서의 제 1 출현 빈도를 결정하는 단계;For each set of amino acids whose amino acid sequence length is K, determining a first frequency of occurrence in the CDR3 list;
    상기 아미노산 서열의 길이가 K인 아미노산 세트들 중에서, 상기 제 1 출현 빈도가 사전 결정된 제 1 임계값 이상인 제 1 아미노산 세트를 결정하는 단계; Among the sets of amino acids whose length of the amino acid sequence is K, determining a first set of amino acids whose first frequency of occurrence is equal to or greater than a first predetermined threshold;
    상기 아미노산 서열의 길이가 K-1인 아미노산 세트들 각각에 대해서, 상기 CDR3 리스트 내에서의 제 2 출현 빈도를 결정하는 단계;For each set of amino acids whose length of amino acid sequence is K-1, determining a second frequency of occurrence in the CDR3 list;
    상기 아미노산 서열의 길이가 K-1인 아미노산 세트들 중에서, 상기 제 2 출현 빈도가 사전 결정된 제 2 임계값 이상인 제 2 아미노산 세트를 결정하는 단계; 및Among the sets of amino acids whose length of the amino acid sequence is K-1, determining a second set of amino acids whose second frequency of occurrence is equal to or greater than a second predetermined threshold; and
    상기 제 1 아미노산 세트에 대해서는 K의 길이로 토큰화를 수행하고 그리고 상기 제 2 아미노산 세트에 대해서는 K-1의 길이로 토큰화를 수행하는 단계;performing tokenization with a length of K for the first set of amino acids and performing tokenization with a length of K-1 for the second set of amino acids;
    를 포함하며, 여기서 K은 2이상의 자연수이며 그리고 상기 제 1 임계값과 상기 제 2 임계값은 서로 동일하거나 또는 상이한 값을 가지는,Includes, where K is a natural number of 2 or more, and the first threshold and the second threshold have the same or different values,
    방법.method.
  10. 제 9 항에 있어서,According to clause 9,
    상기 제 2 출현 빈도를 결정하는 단계는,The step of determining the second appearance frequency is,
    상기 아미노산 서열의 길이가 K-1개인 아미노산 세트들 각각에 대해서, 상기 CDR3 리스트에서 상기 제 1 아미노산 세트가 제외된 범위 내에서의 상기 제 2 출현 빈도를 결정하는 단계;For each of the sets of amino acids whose length of the amino acid sequence is K-1, determining the second frequency of appearance within a range excluding the first set of amino acids from the CDR3 list;
    를 포함하는,Including,
    방법.method.
  11. 제 1 항에 있어서,According to claim 1,
    상기 그룹화 프로세스는:The above grouping process is:
    외부 데이터베이스 또는 상기 컴퓨팅 장치에 포함된 데이터베이스로부터 CDR3 리스트를 획득하는 단계;Obtaining a CDR3 list from an external database or a database included in the computing device;
    아미노산 서열의 길이가 N-M인 아미노산 세트들 중에서, 상기 CDR3 리스트 내에서의 출현 빈도가 사전 결정된 임계값 이상인 제 M+1 아미노산 세트를 토큰 리스트에 포함시키고 그리고 상기 제 M+1 아미노산 세트를 상기 CDR3 리스트에서 제거하는 방식으로, 상기 토큰 리스트를 구성하는 단계 - 여기서 M은 0이상의 정수이며, 그리고 N-M은 2보다 큰 자연수임 -;Among amino acid sets whose amino acid sequence length is N-M, include in the token list the M+1th set of amino acids whose frequency of occurrence in the CDR3 list is greater than or equal to a predetermined threshold, and include the M+1th set of amino acids in the CDR3 list. Constructing the token list by removing from - where M is an integer greater than 0, and N-M is a natural number greater than 2;
    상기 토큰 리스트를 구성하는 단계가 수행된 이후, 상기 M의 값을 1 만큼 증가시키고 그리고 종료 조건이 만족되었는지 여부를 판단하는 단계;After the step of constructing the token list is performed, increasing the value of M by 1 and determining whether a termination condition is satisfied;
    상기 종료 조건이 만족되지 않은 경우, 상기 토큰 리스트를 구성하는 단계를 재수행하는 단계; 및If the termination condition is not satisfied, re-performing the step of constructing the token list; and
    상기 종료 조건이 만족되는 경우, 상기 토큰 리스트에 포함된 아미노산 세트들 각각에 대응되는 아미노산 서열 길이로 상기 아미노산 세트들 각각에 대응되는 토큰을 생성하는 방식으로 토큰화를 수행하는 단계;If the termination condition is satisfied, performing tokenization by generating a token corresponding to each of the amino acid sets included in the token list with an amino acid sequence length corresponding to each of the amino acid sets;
    를 포함하는,Including,
    방법.method.
  12. 제 11 항에 있어서,According to claim 11,
    상기 종료 조건은, N-M≤1에 해당하는 제 1 종료 조건을 포함하는,The termination condition includes a first termination condition corresponding to N-M≤1,
    방법.method.
  13. 제 11 항에 있어서,According to claim 11,
    상기 종료 조건은 N-M≤2에 해당하는 제 2 종료 조건을 포함하며,The termination condition includes a second termination condition corresponding to N-M≤2,
    상기 토큰화를 수행하는 단계는,The step of performing the tokenization is,
    상기 아미노산 서열의 길이가 1인 아미노산들의 종류에 대응되는 개수의 토큰들을 추가로 생성하는 방식으로 상기 토큰화를 수행하는 단계를 더 포함하는,Further comprising performing the tokenization by additionally generating a number of tokens corresponding to the types of amino acids whose length of the amino acid sequence is 1,
    방법.method.
  14. 제 11 항에 있어서,According to claim 11,
    상기 사전 결정된 임계값은, 상기 N-M의 값의 크기와 음(negative)의 상관관계를 갖도록 가변되는,The predetermined threshold is varied to have a negative correlation with the magnitude of the value of N-M,
    방법. method.
  15. 제 1 항에 있어서,According to claim 1,
    상기 인공지능 기반의 예측 모델은, The artificial intelligence-based prediction model is,
    RNN(Recurrent Neural Network), LSTM(Long Short Term Memory) 네트워크 또는 BERT(Bidirectional Encoder Representations from Transformers)를 포함하는,Including Recurrent Neural Network (RNN), Long Short Term Memory (LSTM) network, or Bidirectional Encoder Representations from Transformers (BERT),
    방법.method.
  16. 제 1 항에 있어서,According to claim 1,
    상기 인공지능 기반의 예측 모델을 학습시키는 단계는,The step of learning the artificial intelligence-based prediction model is,
    아미노산 서열들 중 일부의 아미노산에 마스크(mask)를 적용한 이후, 마스킹된(masked) 아미노산을 맞추는 반-지도 학습(semi-supervised learning)을 수행하는 단계;After applying a mask to some of the amino acids in the amino acid sequences, performing semi-supervised learning to match the masked amino acids;
    를 포함하는,Including,
    방법.method.
  17. 제 16 항에 있어서,According to claim 16,
    상기 인공지능 기반의 예측 모델을 학습시키는 단계는,The step of learning the artificial intelligence-based prediction model is,
    아미노산 서열들 중 상기 CDR3에 대응되는 제 3 서열의 아미노산들에 포함된 아미노산에 마스크를 적용한 이후, 마스킹된 아미노산을 맞추는 상기 반-지도 학습을 수행하는 단계;applying a mask to amino acids included in amino acids of a third sequence corresponding to CDR3 among amino acid sequences, and then performing the semi-supervised learning to match the masked amino acids;
    를 포함하는,Including,
    방법.method.
  18. 제 16 항에 있어서,According to claim 16,
    상기 인공지능 기반의 예측 모델을 학습시키는 단계는,The step of learning the artificial intelligence-based prediction model is,
    복수개의 에폭(epoch)들에 걸쳐 상기 예측 모델이 학습되는 경우, 에폭 단위로 상이한 위치에 상기 마스크를 적용하거나 또는 상기 에폭 단위로 상이한 크기의 상기 마스크를 적용하는 단계;When the prediction model is learned over a plurality of epochs, applying the mask to a different position on an epoch basis or applying the mask with a different size on a per epoch basis;
    를 포함하는,Including,
    방법.method.
  19. 제 1 항에 있어서,According to claim 1,
    상기 인공지능 기반의 예측 모델을 학습시키는 단계는,The step of learning the artificial intelligence-based prediction model is,
    하나의 학습 데이터에 대해서 복수의 마스크들이 존재하는 경우, 상기 인공지능 기반의 예측 모델이 상기 복수의 마스크들 중 하나의 마스크를 예측할 때, 다른 하나의 마스크에 아미노산들의 평균값 또는 모든 아미노산들을 나타내는 아미노산 X를 적용하는,When a plurality of masks exist for one learning data, when the artificial intelligence-based prediction model predicts one mask among the plurality of masks, an amino acid X representing the average value of amino acids or all amino acids in the other mask to apply,
    방법.method.
  20. 제 1 항에 있어서,According to claim 1,
    상기 인공지능 기반의 예측 모델을 학습시키는 단계는,The step of learning the artificial intelligence-based prediction model is,
    상기 제 1 입력 데이터 및 상기 제 2 입력 데이터에 대해서, 실험적으로 면역원성(immunogenicity)이 존재하지 않는 것으로 결정된 제 3 입력 데이터를 정답 데이터로 사용함으로써 상기 인공지능 기반의 예측 모델을 학습시키는 단계;Learning the artificial intelligence-based prediction model by using third input data experimentally determined to have no immunogenicity for the first input data and the second input data as correct answer data;
    를 포함하며, 그리고 Includes, and
    상기 인공지능 기반의 예측 모델의 학습 과정에서 상기 제 3 입력 데이터는 랜덤으로 생성되지 않는,In the learning process of the artificial intelligence-based prediction model, the third input data is not randomly generated,
    방법.method.
  21. 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장되는 컴퓨터 프로그램으로서, 상기 컴퓨터 프로그램은 컴퓨팅 장치에 의해 실행 시 상기 컴퓨팅 장치로 하여금 인공지능 기반의 예측 모델을 학습시키는 동작들을 수행하도록 하며, 상기 동작들은:A computer program stored in a computer-readable storage medium, wherein the computer program, when executed by a computing device, causes the computing device to perform operations for learning an artificial intelligence-based prediction model, the operations comprising:
    주조직 적합 복합체(MHC)에 대응되는 제 1 입력 데이터, 펩타이드에 대응되는 제 2 입력 데이터 및 상기 MHC와 상기 펩타이드에 대응되는 TCR의 CDR3에 대응되는 제 3 입력 데이터를 획득하는 동작 - 상기 제 1 입력 데이터는 상기 MHC에 대응되는 제 1 서열의 아미노산들을 포함하며, 상기 제 2 입력 데이터는 상기 펩타이드에 대응되는 제 2 서열의 아미노산들을 포함하며, 그리고 상기 제 3 입력 데이터는 상기 CDR3에 대응되는 제 3 서열의 아미노산들을 포함함 -; An operation of acquiring first input data corresponding to the major histocompatibility complex (MHC), second input data corresponding to a peptide, and third input data corresponding to CDR3 of the TCR corresponding to the MHC and the peptide - the first The input data includes amino acids of a first sequence corresponding to the MHC, the second input data includes amino acids of a second sequence corresponding to the peptide, and the third input data includes the amino acids of the first sequence corresponding to the CDR3. Contains 3 sequences of amino acids -;
    상기 제 1 입력 데이터, 상기 제 2 입력 데이터 및 상기 제 3 입력 데이터에 대한 그룹화 프로세스 및 세그멘팅 프로세스를 포함하는 전처리를 수행함으로써 학습 데이터 세트를 생성하는 동작:An operation of generating a learning data set by performing preprocessing including a grouping process and a segmenting process on the first input data, the second input data, and the third input data:
    상기 학습 데이터 세트를 사용하여, 상기 인공지능 기반의 예측 모델이 상기 제 1 입력 데이터 및 상기 제 2 입력 데이터로부터 상기 제 3 입력 데이터를 포함하는 예측 결과를 생성하도록, 상기 인공지능 기반의 예측 모델을 학습시키는 동작;Using the learning data set, the artificial intelligence-based prediction model generates a prediction result including the third input data from the first input data and the second input data. learning behavior;
    을 포함하는,Including,
    컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장되는 컴퓨터 프로그램.A computer program stored on a computer-readable storage medium.
  22. 컴퓨팅 장치로서,As a computing device,
    적어도 하나의 프로세서; 및at least one processor; and
    메모리;Memory;
    를 포함하며,Includes,
    상기 적어도 하나의 프로세서는:The at least one processor:
    주조직 적합 복합체(MHC)에 대응되는 제 1 입력 데이터, 펩타이드에 대응되는 제 2 입력 데이터 및 상기 MHC와 상기 펩타이드에 대응되는 TCR의 CDR3에 대응되는 제 3 입력 데이터를 획득하는 동작 - 상기 제 1 입력 데이터는 상기 MHC에 대응되는 제 1 서열의 아미노산들을 포함하며, 상기 제 2 입력 데이터는 상기 펩타이드에 대응되는 제 2 서열의 아미노산들을 포함하며, 그리고 상기 제 3 입력 데이터는 상기 CDR3에 대응되는 제 3 서열의 아미노산들을 포함함 -; An operation of acquiring first input data corresponding to the major histocompatibility complex (MHC), second input data corresponding to a peptide, and third input data corresponding to CDR3 of the TCR corresponding to the MHC and the peptide - the first The input data includes amino acids of a first sequence corresponding to the MHC, the second input data includes amino acids of a second sequence corresponding to the peptide, and the third input data includes the amino acids of the first sequence corresponding to the CDR3. Contains 3 sequences of amino acids -;
    상기 제 1 입력 데이터, 상기 제 2 입력 데이터 및 상기 제 3 입력 데이터에 대한 그룹화 프로세스 및 세그멘팅 프로세스를 포함하는 전처리를 수행함으로써 학습 데이터 세트를 생성하는 동작:An operation of generating a learning data set by performing preprocessing including a grouping process and a segmenting process on the first input data, the second input data, and the third input data:
    상기 학습 데이터 세트를 사용하여, 인공지능 기반의 예측 모델이 상기 제 1 입력 데이터 및 상기 제 2 입력 데이터로부터 상기 제 3 입력 데이터를 포함하는 예측 결과를 생성하도록, 상기 인공지능 기반의 예측 모델을 학습시키는 동작;Using the training data set, learn the artificial intelligence-based prediction model so that the artificial intelligence-based prediction model generates a prediction result including the third input data from the first input data and the second input data. The action of telling;
    을 수행하는,To perform,
    컴퓨팅 장치. Computing device.
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