コロナウイルスの創薬に向けたコラボレーション

Novartis Institutes for BioMedical Research (NIBR)は科学者のグローバルチームであり、病気を根絶したり症状を緩和したりする薬の発見に取り組んでいます。このチームは現在、公衆衛生における世界最大の課題に取り組んでいます。つまり、新型コロナウイルス感染症や、次のパンデミックを起こしうるコロナウイルスの将来の変異種に対抗する薬の発見です。

創薬プロセスには、膨大な費用と長い時間が必要です。新薬を市場に送り出すまでに、およそ10年もかかるのです。NIBRエメリービルでデータサイエンスのシニアエキスパートIを務めるWilian Cortopassi氏は、計算ツールを使って、新薬候補が人体の重要なタンパク質構造とどのように相互作用するかについて、理解を深めるべく取り組んでいます。

生産性を高めてより効果の高い薬を見つけやすくするために、同氏のチームは複雑な3D分子情報を分析し、テスト可能な仮説を立てています。「現場で結果を分析するには、複雑な3次元物質を観察したり操作したりする作業に向けて設計された、最先端のツールを使う必要があるのです」と同氏は述べています。

初期の医薬品研究者は、3D分子を研究して同僚に仮説を説明するのに、2Dモデルを使わざるを得ませんでした。同僚の多くが、医薬品化学者や生物学者のように、複雑な分子構造を把握できる専門知識を持っていないにもかかわらずです。Cortopassi氏のような研究者は、PowerPointプレゼンテーションを作成して分子構造をさまざまな視点から表示したり、3Dのタンパク質を2Dのコンピューター画面に表示したりしていました。

状況が変わり始めたのは、2016年のことでした。NIBRの研究機関であり、米国ラホヤを拠点とするGenomics Institute of the Novartis Research Foundation (GNF)で構造生物学のディレクターを務めるGlen Spraggon氏は、Oculusヘッドセットを装着し、NanomeのVRソフトウェアのデモを試してみました。タンパク質の3D構造、薬がどこに結合してタンパク質の標的を活性化または非活性化させ、それによって病気を制御するかを、チームメンバーがより深く理解できるようにするためです。それからまもなく、NIBRとNanomeは協力してNanomeのソリューションを進化させる取り組みを始めました。

「構造生物学が進歩したおかげで、より大規模でより複雑な生体分子の構造が解明されつつあります」と、NIBRケンブリッジのアソシエイトディレクターであるViktor Hornak氏は述べています。

「このような3D構造は、平面の2Dモニターでは解析が難しいものです。しかし、VRを使えば、こうした構造を実際の3Dオブジェクトとして観察できます。その没入感は驚くべきもので、分子を内側から見ることさえできるようになりました。これは、旧来の3Dビジュアリゼーション技術では不可能だったことです。また、VRでは自分を取り巻くすべての空間がコンピューター画面になります。その空間全体を利用することで、創薬研究でさまざまなタイプのデータを視覚化できます。このことが、複雑で高密度な情報に潜むパターンや関係を見つけ出すという現在の取り組みに大いに役立っています」(Hornak氏)

さらに、VRのおかげで、NIBRはさまざまな分野の科学者からより多くのアイデアを引き出せるようになったと、Glen Spraggon氏は言います。同氏は、初めてチームメンバーにOculusヘッドセットを装着してもらい、Nanomeの概念実証を試みたときのことを次のように振り返りました。「メンバーがタンパク質をつかんで引き伸ばして内部を見たまさにそのとき、VRが受け身の観察者を能動的な参加者に変えてくれる素晴らしいソリューションであることに私たちは気づいたのです」。