電子顕微鏡画像からタンパク質の広範囲な構造変化の予測を実現
東京, October 11, 2023 – (SeaPRwire) – 富士通株式会社（注1）（以下 富士通）と国立研究開発法人理化学研究所（注2）（以下 理研）計算科学研究センター(R-CCS)HPC/AI駆動型医薬プラットフォーム部門（注3）は、創薬の開発期間や費用を劇的に削減する次世代IT創薬技術の開発などを目指し2022年5月に開始した共同研究において、生成AIを活用し、大量の電子顕微鏡画像からタンパク質の構造変化を広範囲に予測できるAI創薬技術を2023年1月に開発しました。
生命活動や病気のメカニズムと深く関わっているタンパク質は柔軟で、さまざまな形態をとることで生体内の他の分子と相互作用しています。例えば、ウイルスへの感染を抑制する薬を効率的に設計するには、薬の標的となるタンパク質の形態や構造変化の様子を把握することが重要です。しかし、標的タンパク質の広範囲な構造変化を捉える上では、高度な専門知識や長期におよぶ研究期間、多くの研究開発費用が求められることが課題でした。
本共同研究では、標的タンパク質の大量の電子顕微鏡の画像から、その立体構造の多様な形態とそれらが取り得る割合を正確に推定する生成AI技術と、推定された割合から標的タンパク質の構造変化を予測する技術を開発し、それら二つの技術を基にタンパク質の構造変化を3D密度マップの連続的な変形として予測できるAI創薬技術を開発しました。両者は、本技術に関する論文を、2023年10月10日（日本時間）に、医療用画像処理分野のトップ国際会議「MICCAI 2023」で発表しました。
この技術は、従来の手順（注4）に比べて10倍以上高速に大量の電子顕微鏡画像からタンパク質の形態と構造変化の推定が可能になるため、細菌やウイルスなどの標的タンパク質に結合する薬剤の設計過程を革新することが期待できます。
両者は今後、今回開発した生成AI技術を、標的タンパク質と抗体の複合体解析や分子の大域的な構造変化を高精度かつ高速に予測する次世代IT創薬技術を実現するためのコア技術のひとつとして活用していきます。また、富士通は、タンパク質の構造変化の予測技術を、先端技術を素早く試せるAIプラットフォーム「Fujitsu Kozuchi (code name) – Fujitsu AI Platform」のAIイノベーションコンポーネントとして、2023年10月10日より提供開始します。
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