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コンピュータ支援医薬品設計による新薬研究開発

2012年 7月27日

劉 艾林

劉 艾林(Liu Ailin):中国医学科学院 薬物研究所研究員、
博士課程指導教員

 1968年2月生まれ。2005~09年、マカオ大学中華医薬研究院(生物医薬博士)。95年から薬物研究所に勤務。コンピュータ支援医薬品設計、薬 品のバーチャルスクリーニング、薬学情報学、抗 インフルエンザウイルス薬及び抗アルツハイマー病薬の発見及び機序の研究に従事。

共著者:杜冠華、高麗


 分子生物学及びX線結晶学の発展に伴って、疾病と関係する多数の生体高分子の三次元構造が分かってきた。また、コンピュータによるデータマイニング、機械学習技術の進歩によって、コ ンピュータ支援医薬品設計(Computer-Aided Drug Design, CADD)が誕生し、新薬開発のさまざまな段階に活用されている。

 CADDは医薬品研究開発の成功率を高め、開発コストを減らし、開発周期の短縮が可能となるため、創薬の核心技術の一つとなっている。CADDは、理論や思考をイメージ化し、医薬品設計をより直感的で、迅 速かつ効果的にする。

 創薬標的の発見及び確証は、新薬研究開発の第一歩であり、創薬プロセスのボトルネックの一つでもある。CADDの応用によって、標的発見のスピードや正確性を高めることで、新 薬の研究開発を促進することができる。バイオインフォマティクス(生物情報科学)は、ゲノミクス(ゲノム科学)、プロテオミクス(プロテオーム解析)等のデータをコンピュータで収集、保存、分析、処理し、標 的の分類を実行する。

 構造に基づく医薬品設計(Structure-Based Drug Design,SBDD)とは、創薬標的の構造に基づき、受容体と小分子の間の相互作用を研究することで、活 性ポケットと相補関係にある新分子を設計し、又は新型の先導化合物を探す技術である。SBDD法には分子ドッキング、新規医薬品設計等が含まれる。

 国内外でのSBDD技術の応用は、顕著な実績を挙げており、多くの薬品が実用化され、あるいは臨床研究段階に入っている。成功した典型例を表1に列記する。

表1 SBDD技術の応用による典型的な成功例
薬品名 疾病 標的
カプトプリル 高血圧 アンジオテンシン変換酵素
ドルゾラミド 緑内障 炭酸脱水酵素
サキナビル エイズ HIVプロテアーゼ
ザナミビル インフルエンザ ノイラミニダーゼ
グリベック 慢性骨髄性白血病 チロシンキナーゼ
アリスキレン 高血圧 レニン
ニロチニブ 慢性骨髄性白血病 チロシンキナーゼ
ビクトレリス(ボセプレビル) C型肝炎 HCVプロテアーゼ
ノラトレキセド 肝臓がん チミジル酸合成酵素
TMI-005 リウマチ様関節炎 TNF-α
LY-517717 静脈血栓塞栓 Xa因子
NVP-AUY922 腫瘍 熱ショックタンパク質90

 新薬の研究開発におけるCADDの応用は喜ばしい成果を挙げており、将来性が期待できる。しかし、CADDは新しい技術であるため多くの限界があり、改善が待たれる。また、C ADDは新薬開発の支援方法の一つに過ぎず、万能ではなく、計算結果は実験データの代替とはならず、医薬品設計は最終的に実験で検証する必要があり、実験結果に基づいてCADDを改善する必要がある。


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