みずほ情報総研など、ナノバイオ界面での相互作用解析向け計算手法を開発

みずほ情報総研は5月7日、生体親和材料である「ハイドロキシアパタイト」と「微小タンパク質(人造ペプチド)」の相互作用の系統的な大規模計算解析に成功したと発表した。

同成果は、東京大学の加藤千幸教授、立教大学の望月祐志教授、日本大学の福澤薫助教、みずほ情報総研の加藤幸一郎コンサルタントらの研究グループによるもので、文部科学省が推進するプロジェクトとして独自開発を進めてきたフラグメント分子軌道(FMO)計算プログラム「ABINIT-MP」とその可視化インタフェース「BioStationViewer」を用いて実現されたという。

今回の成果について研究グループでは、ナノバイオテクノロジー分野におけるFMO4法の適用性・有効性の実証とABINIT-MP/BioStationViewerのシミュレーションシステムとしての価値を高めるものであり、シリコンとシリカ、あるいはハイドロキシアパタイトとクォーツの混在するような複合固体もモデリングすることが可能であることが示されたことから、インプラントやデバイスの分子設計で求められる相互作用情報を導出することが可能となるとする。

そのため、今後の応用の1つとして、歯表面と歯科材料との結合を誘導するプライマーとしてのペプチドの機能デザインなどへの展開が考えられるとするほか、日本のスーパーコンピュータ「京」に代表される高性能計算機資源(HPCI)を活かし、アルブミンやコラーゲンなどの実タンパク質がハイドロキシアパタイト表面に吸着する様子をシミュレーションすることも考えられ、骨形成メカニズムの解明や高品質なインプラント、高感度のバイオセンサ、あるいは薬品輸送用のナノ粒子の表面設計への貢献が期待されるとしている。

また、アミノ酸置換による「人工変異」を与えた一連のタンパク質を計算機の中で「生成」し、それらと表面との相互作用を系統的にシミュレーションし、吸着能の高い人造タンパク質を選択することも可能となるとしている。