富士通とぺプチドリーム、中分子医薬品候補化合物の高速・高精度探索に成功

富士通とペプチドリームは10月13日、創薬分野の新たなブレークスルーとして期待される中分子創薬に対応するデジタルアニーラを開発し、HPCと組み合わせることで、創薬の候補化合物となる環状ペプチドの安定構造探索を12時間以内に高精度で実施することに成功したことを明らかにした。

従来、中分子医薬候補の安定構造探索は、計算量が爆発的に増加するため、既存のコンピューティングでは困難とされていた。例えば、低分子領域であるアミノ酸3個の配列種類は4200ほどで済むが、これがアミノ酸15個の中分子の配列種類となると、1.6×10¹⁹の1.6京となるという。

現在主流の低分子医薬と比べ、中分子医薬は、組み合わせ数が爆発的に増大するため、計算が困難という課題がある

この膨大な演算量に対し、今回、研究チームは、複雑な分子構造をデジタルアニーラで高速かつ効率的に計算するために、分子を粗く捉えた(粗視化)構造を用いて中分子の安定構造を探索する技術を開発。この技術により、従来のコンピュータを使った計算で求めることが難しいとされる中分子サイズの環状ペプチドの安定構造の高速な探索を可能としたという。また、デジタルアニーラで求めた候補化合物の粗視化モデルを、HPCで構造探索できる全原子モデルに自動変換する技術も開発。デジタルアニーラで絞り込んだ候補から、さらにその構造のすべての原子の位置を決めることで、より精細な探索が可能となり、計算した構造とペプチドリームが実際の実験で導いた構造を比較したところ、主鎖のずれが0.73Åの精度となり、実際の実験とほぼ同等の候補化合物を探索することができたことが示されたという。

デジタルアニーラによる中分子医薬候補(安定構造)の探索の高速化を実現

今回の成果について、ペプチドリームでは、中分子創薬における環状ペプチドの探索に今回開発した技術とデジタルアニーラを実際に適用していく予定としており、これにより中分子医薬品候補化合物の探索を高め、新たな治療薬の開発に必要な期間の短縮を図っていくとしている。一方の富士通は、今回開発した安定構造探索技術は創薬のみならず、材料開発など幅広い分野にも活用できる可能性があるとしており、デジタルアニーラで不可能を可能にしていきたいとしているほか、新型コロナウイルス感染症の治療薬開発にも適用できるのではないかとしている。