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» 2021年09月27日 17時40分 公開

あらゆる病気の治療薬をAIで発見? 九大などが査読前論文を発表 「タンパク質の立体構造を使わず高速に探せる」

九州大学などの研究チームは、疾病の原因であるタンパク質のアミノ酸配列から治療薬を見つけ出すAI「LIGHTHOUSE」を開発したと発表。実験では、新たな抗がん剤や抗菌薬を見つけられたという。

[松浦立樹,ITmedia]

 九州大学などの研究グループは9月27日、疾病の原因となるタンパク質のアミノ酸配列から治療薬を見つけ出すAI「LIGHTHOUSE」(灯台の意)を開発したとする論文を発表した。がんや感染症、生活習慣病などの治療薬を予測する実験で検証したところ、新たな抗がん剤や抗菌薬を見つけられたという。ただし、この論文は査読前のもので第三者によるレビューは受けていない。

 タンパク質は20種類のアミノ酸配列で構成され、化学的特性などにより複雑に折りたたまれた立体構造を取る。この立体構造が分かれば疾病の原因を特定し、治療薬を探すこともできるが、タンパク質の立体構造を解明するには数カ月から数年の時間がかかるといわれており、多くの時間やコストがかかる。AIを使った創薬研究も盛んだが、その多くはコンピュータシミュレーションのみの解析で、実際に新しい薬を見つけたわけではないという。

 そこで研究チームは、より簡単に入手できるタンパク質のアミノ酸配列のみから治療薬候補を高速に見つけ出すAIの開発に着手。

 化合物とタンパク質の相互作用ネットワークのデータベース「STITCH」にある100万以上のデータをそれぞれ数値ベクトルに変換し、AIに学習させた。その数値ベクトルを足し合わせ、演算を進めることで、その化合物がどの程度「薬らしい」かを数値で表すという。

タンパク質のアミノ酸配列(左)と化合物(右)を数値ベクトルに変換した後、薬らしさをスコアで表現。高い数値ほど、化合物が「薬」になる確率が高い。

 市販されている化合物が10億近く登録されているデータベースから、がんの悪性化に関わる酵素「PPAT」を抑制する化合物をこのAIで検索した結果、世界で初めてPPATの活性を阻害する化合物を発見したという。研究チームが検証したところ、この化合物にPPATの抑制効果があることを確かめられたとしている。

LIGHTHOUSEでPPATを予測した結果

 さらに、新型コロナウイルス感染症の治療に有望な化合物を予測したところ、すでに緑内障治療薬や利尿薬として日本でも承認されている「エトキシゾラミド」という化合物が条件に合致。実験では、新型コロナウイルスの感染を抑え、デルタ株を含めさまざまな変異ウイルスから細胞を保護する働きを確認したという。

LIGHTHOUSEでエトキシゾラミドを予測した結果

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