天然物が織り成す化合物潜在空間が拓く生物活性分子デザイン

2023 年度 審査結果の所見

• 研究領域 (略称): 潜在空間分子設計
• 研究課題/領域番号: 23A204
• 研究種目: 学術変革領域研究(A)
• 領域代表者: 菊地 和也 大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (70292951)
• 研究期間 (年度): 2023-04-01 – 2028-03-31

研究の概要

天然物と合成化合物ライブラリーというリソースを活用した生物活性分子の発見・同定は、化学と生物学の融合分野であるケミカルバイオロジー研究推進の駆動力となってきた。本領域では、これらに続く第３のリソースを提案する。この第３のリソースは、天然物の生物活性データを基に深層学習技術によって構築される化合物潜在空間（Latent Chemical Space）からデジタルデータとして得られ、強力な有機合成技術で実空間に具現化される。この実現に向け、ケミカルバイオロジー、情報科学、有機合成の３班構成による「サイバー生物活性分子デザインラボ」を始動する。この第３のリソースを起点として、新しい生体機能解明や医薬・農薬シーズに結び付く画期的生物活性分子を開発できる生物活性分子デザイン法の新学理構築を目指す。

審査結果の所見の概要

本研究領域は、生物活性をもつ天然物と合成化合物のライブラリーをベースに、分子の立体構造を取り扱える独自の深層学習技術を用いて「化合物潜在空間」を構築し、そこから得られる構造情報から候補化合物を合成し、新たな生物活性分子を見いだすことを目的とする。この方法は、生物活性化合物の構造を頼りとした従来の生物活性分子の探索方法とは異なり、ライブラリーの化合物と類似の活性を持ちながら、構造が大きく異なる化合物を見つけることが可能であり、新規生物活性化合物発見のための革新的な方法となり得る。新たな生物活性分子の発見は、医薬・農薬の小分子リード化合物となるだけでなく、未知の生物機能解明に大いに役立ち、医農薬分野にまたがる大きな波及効果が期待できる。この研究領域の成功には、ケミカルバイオロジー・情報科学・有機合成化学の連携が重要であるが、とりわけ情報科学の役割が鍵となるため、新たな情報科学・数理科学者の参画や、情報科学にも精通したケミカルバイオロジーまたは有機合成化学研究者の育成が望まれる。