New Approaches to in silico Design of Epitope-Based Vaccines
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Contents<br />
1 Introduction 1<br />
2 Biological Background 7<br />
2.1 The Immune System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7<br />
2.1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7<br />
2.1.2 Adaptive Immunity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7<br />
2.2 Cellular Immune Response . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8<br />
2.2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8<br />
2.2.2 The Major His<strong>to</strong>compatibility Complex . . . . . . . . . . . . . . . . 8<br />
2.2.3 Antigen Process<strong>in</strong>g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10<br />
2.2.4 T Cells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11<br />
2.2.5 Experimental Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13<br />
2.3 Vacc<strong>in</strong>es . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14<br />
2.3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14<br />
2.3.2 Epi<strong>to</strong>pe-<strong>Based</strong> Vacc<strong>in</strong>es . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14<br />
3 Algorithmic Background 17<br />
3.1 Comb<strong>in</strong>a<strong>to</strong>rial Optimization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17<br />
3.1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17<br />
3.1.2 Integer L<strong>in</strong>ear Programs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18<br />
3.1.3 Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19<br />
3.2 Mach<strong>in</strong>e Learn<strong>in</strong>g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20<br />
3.2.1 Support Vec<strong>to</strong>r Mach<strong>in</strong>es . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20<br />
3.2.2 Model Performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26<br />
4 Epi<strong>to</strong>pe Discovery 29<br />
4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29<br />
4.2 Improved Kernels for MHC B<strong>in</strong>d<strong>in</strong>g Prediction . . . . . . . . . . . . . . . . 32<br />
4.2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32<br />
4.2.2 Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33<br />
4.2.3 Experimental Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34<br />
4.2.4 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37<br />
4.3 MHC B<strong>in</strong>d<strong>in</strong>g Prediction for All MHC-I Alleles . . . . . . . . . . . . . . . . 38<br />
4.3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38<br />
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