| 研究課題/領域番号 |
20K19922
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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小区分62010:生命、健康および医療情報学関連
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| 研究機関 | 奈良先端科学技術大学院大学 |
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研究代表者 |
宮尾 知幸 奈良先端科学技術大学院大学, データ駆動型サイエンス創造センター, 准教授 (20823909)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | 分子表現 / 構造活性相関 / 構造生成 / 化学情報学 / 分子構造生成 / 定量的構造活性相関 / 構造記述子 / モデル統合 / 分子設計 / 定量的構造物性相関 / 三次元分子表現 / モデルの統合 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
望ましい薬理活性・物性を持つ分子構造を統計解析により設計する新規な手法の確立を目的とする。分子構造の三次元構造を考慮した分子設計、及び 複数の物性・活性を考慮した分子設計手法の確立を目指す。これらの目標を達成するために、分子構造の二次元表現(グラフ構造)に基づく分子設計が適用可能な範囲を定式化し、三次元構造を考慮した設計が必要になる状況を明確にする。さらに、複数データセットを用いて構築した統計モデルを統合し、そのモデルに基づき分子構造を設計するための特徴量とアルゴリズムを考案する。
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| 研究成果の概要 |
分子構造の表現に焦点を当てて、コンピュータ上で有機低分子を設計する手法の開発研究を行なった。公共データベースに含まれる活性化合物データを利用した解析から、分子構造の二次元表現が三次元表現より活性値予測という点では優れていた。このような表現を使用したモデルを組み込むことができる構造生成器として仮想反応に基づく生成器を構築した。加えて、異なる実験条件下で計測された実験結果を有効活用するためには、すべてのデータを用いた適切なカーネル関数を利用した非線形回帰モデルが適していることを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
分子は三次元空間に存在しているため三次元表現（空間的や電子的な情報）を利用した方が薬理活性を予測するモデルの精度は高くなると期待されていたが、今回の検証では、分子構造から活性を予測する場合には、二次元表現が三次元表現より高い予測精度を示した。この知見に基づいた計算コストの低い二次元表現の改良研究や、今回の研究で行ったように、モデルを分子構造生成器に組み込んだ実用的な分子設計などにつながると考える。また、一つの実験グループで取得できるデータ数には限りがある。様々な実験グループから集めたデータを統合してモデル構築する際に、今回の研究成果が指針として役立つと考える。
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