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GPUを用いた大規模深層学習環境の構築と創薬への応用

Research Project

Project/Area Number 16J09021
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Life / Health / Medical informatics
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

安尾 信明  東京工業大学, 情報理工学院, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2016-04-22 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2018: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2017: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2016: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywords機械学習 / バーチャルスクリーニング / 構造ベース創薬 / 手法開発
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、大規模計算機環境におけるGPUを用いた深層学習環境の構築及び創薬における新規化合物の取得への応用に関する研究を行っている。平成30年度では、前年度に開発を行ったランダムフォレストを用いたバーチャルスクリーニング手法の改良およびより詳細な精度評価を行い、DUD-Eというデータセットを用いての評価で102標的(蛋白質)に対して97標的でEF1%というバーチャルスクリーニングの指標で本手法が既存手法よりも優れていることを示した。例えば、抗がん剤の標的タンパク質の一つであるセリン/スレオニンキナーゼAKT1においては、予測された上位1%の化合物中にランダムな予測と比較して約42倍、ドッキングと比較して約4倍多く実験的に活性のある化合物を発見することが可能であった。本手法について、さらにRF-Score-VS v1, v2, v3というランダムフォレストを用いた手法と比較し、比較可能な97標的中67標的で高い精度であることを示すとともに、Journal of Chemical Information and Modelingに論文が採択され(J. Chem. Inf. Model., 2019, 59 (3), pp 1050--1061, DOI: 10.1021/acs.jcim.8b00673)、Supplementary Cover Art(表紙)にも採用された。また、本年度
ではCBI学会の年会においてBest Poster賞を受賞した。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2019 2018 2017 2016

All Journal Article (8 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 8 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Improved Method of Structure-Based Virtual Screening via Interaction-Energy-Based Learning2019

    • Author(s)
      Yasuo Nobuaki、Sekijima Masakazu
    • Journal Title

      Journal of Chemical Information and Modeling

      Volume: 59 Issue: 3 Pages: 1050-1061

    • DOI

      10.1021/acs.jcim.8b00673

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 創薬における大学と企業との連携例2019

    • Author(s)
      安尾 信明
    • Journal Title

      構造活性相関部会 ニュースレター (SAR News)

      Volume: 36 Pages: 15-20

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Open Access
  • [Journal Article] CoDe-DTI: Collaborative Deep Learning-based Drug-Target Interaction Prediction2018

    • Author(s)
      Yasuo Nobuaki、Nakashima Yusuke、Sekijima Masakazu
    • Journal Title

      Proceedings of 2018 IEEE International Conference on Bioinformatics & Biomedicine

      Volume: - Pages: 792-797

    • DOI

      10.1109/bibm.2018.8621368

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Predicting Strategies for Lead Optimization via Learning to Rank2018

    • Author(s)
      Yasuo Nobuaki、Watanabe Keisuke、Hara Hideto、Rikimaru Kentaro、Sekijima Masakazu
    • Journal Title

      IPSJ Transactions on Bioinformatics

      Volume: 11 Issue: 0 Pages: 41-47

    • DOI

      10.2197/ipsjtbio.11.41

    • NAID

      130007528710

    • ISSN
      1882-6679
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Compound property enhancement by virtual compound synthesis2018

    • Author(s)
      Arai Naoki、Yoshikawa Shunsuke、Yasuo Nobuaki、Yoshino Ryunosuke、Sekijima Masakazu
    • Journal Title

      Journal of Bioinformatics and Computational Biology

      Volume: 16 Issue: 03 Pages: 1840016-1840016

    • DOI

      10.1142/s0219720018400164

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Exploring the selectivity of inhibitor complexes with Bcl-2 and Bcl-XL: A molecular dynamics simulation approach2018

    • Author(s)
      Wakui Naoki、Yoshino Ryunosuke、Yasuo Nobuaki、Ohue Masahito、Sekijima Masakazu
    • Journal Title

      Journal of Molecular Graphics and Modelling

      Volume: 79 Pages: 166-174

    • DOI

      10.1016/j.jmgm.2017.11.011

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] In silico, in vitro, X-ray crystallography, and integrated strategies for discovering spermidine synthase inhibitors for Chagas disease2017

    • Author(s)
      Yoshino Ryunosuke、Yasuo Nobuaki、Hagiwara Yohsuke、Ishida Takashi、Inaoka Daniel Ken、Amano Yasushi、Tateishi Yukihiro、Ohno Kazuki、Namatame Ichiji、Niimi Tatsuya、Orita Masaya、Kita Kiyoshi、Akiyama Yutaka、Sekijima Masakazu
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 7 Issue: 1 Pages: 1-9

    • DOI

      10.1038/s41598-017-06411-9

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] An iterative compound screening contest method for identifying target protein inhibitors using the tyrosine-protein kinase Yes2017

    • Author(s)
      Shuntaro Chiba, 他30名 (George Chikenji は16番目の著者)
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 7 Issue: 1 Pages: 1-13

    • DOI

      10.1038/s41598-017-10275-4

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Web-based systems to build virtual compound libraries with specified direction2018

    • Author(s)
      Nobuaki Yasuo, Naoki Arai, Shunsuke Yoshikawa, Ryunosuke Yoshino, Masakazu Sekijima
    • Organizer
      Biophysical society 62nd annual meeting
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ッキング構造の機械学習を用いた高精度なバーチャルスクリーニング手法の開発, ポスター2017

    • Author(s)
      安尾 信明
    • Organizer
      日本薬学会第137年会
    • Place of Presentation
      仙台国際センター
    • Year and Date
      2017-03-25
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Random forestを用いたドッキング構造の学習によるバーチャルスクリーニングのポスト処理2017

    • Author(s)
      安尾 信明
    • Organizer
      情報処理学会 第79回全国大会
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Year and Date
      2017-03-18
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] DEVELOPMENT OF POSTPROCESSING METHOD OF PROTEIN-LIGAND DOCKING USING INTERACTION FINGERPRINT2017

    • Author(s)
      Nobuaki Yasuo
    • Organizer
      Biophysical Society 61st annual meeting
    • Place of Presentation
      New Orleans Ernest N. Morial Convention Center
    • Year and Date
      2017-02-14
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] インシリコスクリーニング技術を用いた抗シャーガス病の治療薬探索2017

    • Author(s)
      吉野 龍ノ介 , 安尾 信明 , 萩原 陽介 , 石田 貴士 , 稲岡 健 , 天野 靖士 , 立石 幸寛 , 大野 一樹 , 生田目 一寿 , 新美 達也 , 折田 正弥 , 北 潔 , 秋山 泰 , 関嶋 政和
    • Organizer
      第52回情報処理学会バイオ情報学研究会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 機械学習を用いた創薬におけるリード化合物最適化経路の予測2017

    • Author(s)
      安尾 信明 , 渡辺 敬介 , 新井 直樹 , 関嶋 政和
    • Organizer
      第50回情報処理学会バイオ情報学研究会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Exploring the selectivity of inhibitor complexes with Bcl-2 and Bcl-XL: a molecular dynamics simulation approach2017

    • Author(s)
      Naoki Wakui, Ryunosuke Yoshino, Nobuaki Yasuo, Masahito Ohue and Masakazu Sekijima
    • Organizer
      第6回生命医薬情報学連合大会(IIBMP 2017)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Postprocessing protein-ligand docking based on the distance among interaction energy vectors2016

    • Author(s)
      Nobuaki Yasuo
    • Organizer
      CBI学会2016年大会
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀
    • Year and Date
      2016-10-25
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 立体構造判定装置、立体構造判定方法、立体構造の判別器学習装置、立体構造の判別器学習方法及びプログラム2019

    • Inventor(s)
      関嶋 政和、依田 洸、安尾 信明
    • Industrial Property Rights Holder
      関嶋 政和、依田 洸、安尾 信明
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2019-015086
    • Filing Date
      2019
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

URL: 

Published: 2016-05-17   Modified: 2024-03-26  

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