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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

研究課題

研究課題/領域番号 16J09021
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 生命・健康・医療情報学
研究機関東京工業大学

研究代表者

安尾 信明  東京工業大学, 情報理工学院, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2016-04-22 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2018年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2017年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2016年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
キーワード機械学習 / バーチャルスクリーニング / 構造ベース創薬 / 手法開発
研究実績の概要

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。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 1件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Improved Method of Structure-Based Virtual Screening via Interaction-Energy-Based Learning2019

    • 著者名/発表者名
      Yasuo Nobuaki、Sekijima Masakazu
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Information and Modeling

      巻: 59 号: 3 ページ: 1050-1061

    • DOI

      10.1021/acs.jcim.8b00673

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 創薬における大学と企業との連携例2019

    • 著者名/発表者名
      安尾 信明
    • 雑誌名

      構造活性相関部会 ニュースレター (SAR News)

      巻: 36 ページ: 15-20

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] CoDe-DTI: Collaborative Deep Learning-based Drug-Target Interaction Prediction2018

    • 著者名/発表者名
      Yasuo Nobuaki、Nakashima Yusuke、Sekijima Masakazu
    • 雑誌名

      Proceedings of 2018 IEEE International Conference on Bioinformatics & Biomedicine

      巻: - ページ: 792-797

    • DOI

      10.1109/bibm.2018.8621368

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Predicting Strategies for Lead Optimization via Learning to Rank2018

    • 著者名/発表者名
      Yasuo Nobuaki、Watanabe Keisuke、Hara Hideto、Rikimaru Kentaro、Sekijima Masakazu
    • 雑誌名

      IPSJ Transactions on Bioinformatics

      巻: 11 号: 0 ページ: 41-47

    • DOI

      10.2197/ipsjtbio.11.41

    • NAID

      130007528710

    • ISSN
      1882-6679
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Compound property enhancement by virtual compound synthesis2018

    • 著者名/発表者名
      Arai Naoki、Yoshikawa Shunsuke、Yasuo Nobuaki、Yoshino Ryunosuke、Sekijima Masakazu
    • 雑誌名

      Journal of Bioinformatics and Computational Biology

      巻: 16 号: 03 ページ: 1840016-1840016

    • DOI

      10.1142/s0219720018400164

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Exploring the selectivity of inhibitor complexes with Bcl-2 and Bcl-XL: A molecular dynamics simulation approach2018

    • 著者名/発表者名
      Wakui Naoki、Yoshino Ryunosuke、Yasuo Nobuaki、Ohue Masahito、Sekijima Masakazu
    • 雑誌名

      Journal of Molecular Graphics and Modelling

      巻: 79 ページ: 166-174

    • DOI

      10.1016/j.jmgm.2017.11.011

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] In silico, in vitro, X-ray crystallography, and integrated strategies for discovering spermidine synthase inhibitors for Chagas disease2017

    • 著者名/発表者名
      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
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 号: 1 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1038/s41598-017-06411-9

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] An iterative compound screening contest method for identifying target protein inhibitors using the tyrosine-protein kinase Yes2017

    • 著者名/発表者名
      Shuntaro Chiba, 他30名 (George Chikenji は16番目の著者)
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 号: 1 ページ: 1-13

    • DOI

      10.1038/s41598-017-10275-4

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Web-based systems to build virtual compound libraries with specified direction2018

    • 著者名/発表者名
      Nobuaki Yasuo, Naoki Arai, Shunsuke Yoshikawa, Ryunosuke Yoshino, Masakazu Sekijima
    • 学会等名
      Biophysical society 62nd annual meeting
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      安尾 信明
    • 学会等名
      日本薬学会第137年会
    • 発表場所
      仙台国際センター
    • 年月日
      2017-03-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      安尾 信明
    • 学会等名
      情報処理学会 第79回全国大会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2017-03-18
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] DEVELOPMENT OF POSTPROCESSING METHOD OF PROTEIN-LIGAND DOCKING USING INTERACTION FINGERPRINT2017

    • 著者名/発表者名
      Nobuaki Yasuo
    • 学会等名
      Biophysical Society 61st annual meeting
    • 発表場所
      New Orleans Ernest N. Morial Convention Center
    • 年月日
      2017-02-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      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
    • 学会等名
      第52回情報処理学会バイオ情報学研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      安尾 信明 , 渡辺 敬介 , 新井 直樹 , 関嶋 政和
    • 学会等名
      第50回情報処理学会バイオ情報学研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Exploring the selectivity of inhibitor complexes with Bcl-2 and Bcl-XL: a molecular dynamics simulation approach2017

    • 著者名/発表者名
      Naoki Wakui, Ryunosuke Yoshino, Nobuaki Yasuo, Masahito Ohue and Masakazu Sekijima
    • 学会等名
      第6回生命医薬情報学連合大会(IIBMP 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Postprocessing protein-ligand docking based on the distance among interaction energy vectors2016

    • 著者名/発表者名
      Nobuaki Yasuo
    • 学会等名
      CBI学会2016年大会
    • 発表場所
      タワーホール船堀
    • 年月日
      2016-10-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [産業財産権] 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

    • 発明者名
      関嶋 政和、依田 洸、安尾 信明
    • 権利者名
      関嶋 政和、依田 洸、安尾 信明
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-015086
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2016-05-17   更新日: 2024-03-26  

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