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2016 年度 実績報告書

複数分子を標的とした新薬設計手法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 24240044
研究機関東京工業大学

研究代表者

秋山 泰  東京工業大学, 情報理工学院, 教授 (30243091)

研究分担者 瀬々 潤  国立研究開発法人産業技術総合研究所, その他部局等, 研究チーム長 (40361539)
関嶋 政和  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (80371053)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2017-03-31
キーワード生体生命情報学 / アルゴリズム / 薬学 / ハイパフォーマンス・コンピューティング
研究実績の概要

(1) 「化合物データベースのネットワーク解析による複数標的分子候補列挙」では、現在データが増加しているゲノムワイド関連解析に対し、広く人類遺伝学を研究する研究者に複合的な因子探索を行ってもらえるよう遺伝学で広く利用されるソフトウエアPLINKに、我々の開発した複合因子探索手法であるLAMPを組込んだLAMPLINK[Bioinformatics 2016]を開発した。 また、本ソフトウエアを疾病原因となる変異の探索に応用し、遺伝子と創薬ターゲット遺伝子の関係を調べることで、疾病と創薬ターゲットの関係を調査するシステムを作成した 。
(2)「形状相補性に基づくドッキング手法による分子―キナーゼの大規模な組合せ探索」では、商用ソフトウェアGLIDEに依存する部分を減らすことで、購入ライセンス数によって制限されている過程の高速化を図った。候補化合物のフラグメント化に基づく高速ドッキングの手法を開発し、成果の一部がSpressoシステムとして完成した。[Bioinformatics, in press]
(3)「水分子を考慮した複数分子標的薬のリード化合物生成」では、生体分子と水分子の系に対して分子動力学シミュレーションを行い、熱揺らぎを考慮したタンパク質の立体構造を獲得する為にクラスタリングを行い、その代表構造を獲得する手順を開発してきた。この手法により、ある標的のリガンド結合部位に対して体積が193立方オングストロームであったものが分子動力学シミュレーションとクラスタリングを組合せることで496立方オングストロームに増大したリガンド結合部位が得られた。
上記(1)(2)(3)により、複数分子を標的とした新薬設計手法に関連して、複数標的分子の列挙、大規模な化合物ドッキング、分子動力学法とクラスタリングの組合せによるスクリーニング精度の向上をはじめとする重要な要素技術の開発を達成した。

現在までの達成度 (段落)

28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

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (6件)

  • [雑誌論文] LAMPLINK: detection of statistically significant SNP combinations from GWAS data2017

    • 著者名/発表者名
      Aika Terada, Ryo Yamada, Koji Tsuda, Jun Sese
    • 雑誌名

      Bioinformatics

      巻: 32 ページ: 3513-3515

    • DOI

      https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btw418

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Spresso: An ultrafast compound pre-screening method based on compound decomposition2017

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Yanagisawa, Shunta Komine, Shogo D. Suzuki, Masahito Ohue, Takashi Ishida, Yutaka Akiyama
    • 雑誌名

      Bioinformatics

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btx178

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Learning-to-rank based compound virtual screening by using pairwise kernel with multiple heterogeneous experimental data2017

    • 著者名/発表者名
      Suzuki SD, Ohue M, Akiyama Y
    • 雑誌名

      Proceedings of The 22nd International Symposium on Artificial Life and Robotics (AROB 2017)

      巻: ー ページ: 114-119

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Specificity of broad protein interaction surfaces for proteins with multiple binding partners2016

    • 著者名/発表者名
      Nobuyuki Uchikoga, Yuri Matsuzaki, Masahito Ohue, Yutaka Akiyama
    • 雑誌名

      Biophysics and Physicobiology

      巻: 13 ページ: 105-115

    • DOI

      http://doi.org/10.2142/biophysico.13.0_105

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Rigid-Docking Approaches to Explore Protein-Protein Interaction Space2016

    • 著者名/発表者名
      Yuri Matsuzaki, Nobuyuki Uchikoga Masahito Ohue, Yutaka Akiyama
    • 雑誌名

      Advances in Biochemical Engineering/Biotechnology

      巻: ー ページ: 1-23

    • DOI

      10.1007/10_2016_41

  • [学会発表] ド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2017

    • 著者名/発表者名
      安尾 信明, 関嶋 政和
    • 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 – 2017-03-25
  • [学会発表] 機械学習を用いた化合物合成経路の予測2017

    • 著者名/発表者名
      渡辺 敬介, 安尾 信明, 新井 直樹, 関嶋 政和
    • 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 – 2017-03-25
  • [学会発表] 標的タンパク質の立体構造を用いたリガンド候補化合物の上限サイズの推定による化合物フィルタリング2017

    • 著者名/発表者名
      柳澤 渓甫, 大上 雅史, 石田 貴士, 秋山 泰
    • 学会等名
      情報処理学会バイオ情報学研究会 2017-BIO-49(6)
    • 発表場所
      北陸先端科学技術大学院大学
    • 年月日
      2017-03-23 – 2017-03-23
  • [学会発表] SHAKE法に着目した分子動力学ソフトウェアmyPresto/OmegageneのCPU・GPU混在環境における高速化2016

    • 著者名/発表者名
      後藤 公太, 笠原 浩太, 大上 雅史, 中村 春木, 秋山 泰
    • 学会等名
      情報処理学会バイオ情報学研究会 2016-BIO-46(17)
    • 発表場所
      沖縄科学技術大学院大学
    • 年月日
      2016-06-27 – 2016-06-27
  • [学会発表] フラグメント分割に基づく超高速化合物プレスクリーニング手法ESPRESSO2016

    • 著者名/発表者名
      柳澤 渓甫, 小峰 駿汰, 鈴木 翔吾, 大上 雅史, 石田 貴士, 秋山 泰
    • 学会等名
      情報処理学会バイオ情報学研究会 2016-BIO-46(18)
    • 発表場所
      沖縄科学技術大学院大学
    • 年月日
      2016-06-27 – 2016-06-27
  • [学会発表] 活性値情報のグループ化とランク学習による化合物スクリーニング2016

    • 著者名/発表者名
      鈴木 翔吾, 大上 雅史, 秋山 泰
    • 学会等名
      情報処理学会バイオ情報学研究会 2016-BIO-46(26)
    • 発表場所
      沖縄科学技術大学院大学
    • 年月日
      2016-06-27 – 2016-06-27

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公開日: 2018-01-16  

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