2017 Fiscal Year Annual Research Report
代数計算と数値計算の融合を戦略とする医薬品候補物の副作用予測モデルの創造への挑戦
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17H06198
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
日比 孝之 大阪大学, 情報科学研究科, 教授 (80181113)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高木 達也 大阪大学, 薬学研究科, 教授 (80144517)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2022-03-31
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| Keywords | 代数計算 / 数値計算 / 医薬品候補化合物 / 分子記述子 / 最尤推定 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
医薬品候補化合物とは、動物実験通過後の臨床試験開始前の化合物のことである。医薬品候補化合物が、人体に発症させる重篤な副作用は、臨床経験上、その種類が限られる。化学物質の構造は、炭素原子の個数、水素原子の個数、二重結合の個数、ベンゼン環の個数、体積、表面積、分子量などの分子記述子と呼ばれる「変数」を使って表現される。重篤な副作用を y_1, . . . , y_s とし、分子記述子を x_1, . . . , x_N とする。副作用 y_j の発症確率を q_j とする。変数 x_i の函数 f_{ij} を
f_{ij}(x_i) = 1 / (1 + exp({\alpha_{ij}x_i}))
と定義する。「第一次予測モデル」は、記述子層と副作用層から成る階層型モデルと副作用層における相互結合型モデルの融合モデルである。すなわち、医薬品候補化合物の分子記述子 x = (x_i) と副作用が発症する確率 q = (q_j) は、関係式
\sum_{1 \leq k \leq s}\gamma_{jk}q_{k} = \sum_{1 \leq i \leq N}\beta_{ij}f_{ij}(x_i), 1 \leq j \leq s,
を満たす。但し、\beta_{ij} と \gamma_{jk}=\gamma_{kj} は定数、\gamma_{jj}=1 である。研究のハイライトは、最尤推定の観点から N 行 s 列の行列 β=(\beta_{ij}) と s 次対称行列 γ=(\gamm a_{ij}) を計算することである。 平成29年度は、薬学の観点から、重篤な副作用を、スティーヴンスジョンソン症候群、横紋筋融解症、白質脳症、悪性症候群、中毒性表皮壊死症、QT延長症候群、可逆後白質脳症症候群の７種類に絞り、その基礎データを準備した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本挑戦的研究（開拓）の目的は、医薬品候補化合物の副作用発症確率を予測する数理モデルの創造をマイルストーンに掲げ、斬新な代数計算と既存の数値計算との融合理論を開拓し、将来の研究のプロトタイプを提示することである。平成 29 年度は研究の初年度であり、研究期間も短いが、その礎となる研究に着手することができたことを考慮すると、おおむね順調に進展していると判断することができる。
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| Strategy for Future Research Activity |
「第一次予測モデル」の N 行 s 列の行列 β=(\beta_{ij}) と s 次対称行列 γ=(\gamm a_{ij}) の計算に挑戦し、「第一次予測モデル」の妥当性を検証する。
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