MOLECULARSCIENCENew Pr
oduct

Mol.Sci.6,NP0016(2012)

タンパク質の凝集性向を予測する
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ion（AggMap）
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髙岡 雄司aYuj
iTakaoka

1. はじめに

3. 手法の概要
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udio（DS） は，創薬において求められるモデ

out教授らはこの問題をマサチューセッツ工科大学の Tr

リング・シミュレーションの幅広い領域をカバーする統合

tialAggr
egationPr
ope
nsity
解決するため，SAP法（Spa）とソフトウェアであり，単一のインターフェースから X線結呼ばれる手法を開発し，大手製薬企業との共同研究によっ晶構造解析，配列解析，タンパク質モデリング，分子動力3。アクセルリスは同大学かてその有用性を検証している 2,学シミュレーション，ファーマコフォアモデリング，ドッキらライセンスの供与を受け，コードを最適化して DSに組みングシミュレーション，リガンドデザイン，QSAR，ADMET込んでおり，汎用的な PCで抗体の計算が 1～ 2分で終了予測，ライブラリ設計など，多彩な作業をシームレスに実施する。

できる。近年，多くの製薬企業が従来の低分子創薬に加えSAP法においてはまず，アミノ酸の種類によって決めらて，抗体に代表される生物製剤の研究・開発に注力し始めれた疎水性パラメタ 4と，アミノ酸側鎖のタンパク質表面へ

01
0年にリリースされたバージョン 3.
0以降たのを受け，2の露出度からスコアを計算する。

は，タンパク質，特に抗体の研究に役立つツール群が大幅⎞⎛ 半径 R 内にある側鎖の⎟⎜⎟⎜ 接触可能表面積(スコア)原子 i =残基の疎水性×∑⎟⎜原子 i から見て，少 ⎜ 完全に露出した場合の⎟なくとも一つの側鎖 ⎜⎟の原子が半径 R 内に ⎝ 側鎖の接触可能表面積⎠oteinAggregationgMapに強化されている。DSPr（Ag）は，
201
1年にリリースされたバージョン 3.
1以降で利用可能な機能であり，タンパク質同士が水溶液中で凝集する際の相互作用面を予測する事ができる。

ある全ての残基

ここで，和は半径 R以内に少なくとも一つの側鎖原子がある全ての残基について行う。また，残基のスコアはそれ2. 背景を構成する原子のスコアの平均として与えられる。なお，

抗体医薬は代謝や安全性，副作用など，低分子医薬が開

疎水性パラメタはグリシンが 0になるようにスケールされ発途中でドロップする原因となる様々な問題に悩まされるており，プラスの値が疎水性であることを意味する。従っことが少ない事などから，近年多くの製薬企業が参入して

gure1の赤色部分）は，疎水的なアてスコアが高い部分（Fi開発を行っているが，一般的に投与濃度が高いため，その凝集が製剤設計上の大きな課題となっている。抗体が凝集してしまうと抗原に対する認識能が低下するばかりでなく，それ自体が免疫源となってしまう可能性もある。またタン
パク質の凝集は抗体に限らず，創薬ターゲットとなるタンパク質の調製（可溶化）や構造を解くための結晶化においても問題となることがある。このためタンパク質の凝集性向や，凝集に関わる領域を予測できる手法の開発が望まれていた。

aアクセルリス株式会社
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3 東京都千代田区霞が関 37
1 霞が関東急ビル 17
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連絡先 〒 1i.
takaoka@accelrys.
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電子メール yuj

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gure1. Exaitesofa
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oninred.[PDB:1HZH]
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New ProductMol.Sci.6,NP0016(2012)

ミノ酸が表面に露出していることを示している。
こうして計算された各残基のスコアを基に，DSでは凝集面になる可能性が高い一続きの領域を特定し，それらを別々に表示，解析する事が可能である。

4. 計算結果の検証，応用ある抗体に対する計算結果から，1か所あるいは 2か所の疎水性残基（ロイシンまたはイソロイシン）をリシンに変換した 5種類のタンパク質を調製したところ，そのすべてにおいて野生型よりも安定性が向上したという結果が得られている 3。DSには，タンパク質の任意の残基を変異させote
inaggregationma
pcalculate
dforh
u
ma
nestronesulfa
Figur
e3. Prtase.Bl
uea
ndgr
ee
npl
anei
ndi
catemembrane/waterboundaries.[
PDB:1P49]

たときのタンパク質自体の熱安定性，およびリガンドに対する親和性がどのように変化するかを予測するツールも備

5. 今後の方針わっているため，実際にこのような実験を行う前に，どの近年ではリガンド（抗原）に対して親和性が高い抗体を残基をどのように変更すればタンパク質の安定性やリガン得る事自体はそれほど難しくなくなってきており，多くのド親和性を保持，あるいは向上させつつ物性（凝集性）を開発候補の中から物性等で絞り込む作業に重点が移ってき最適化できるか，優先順位を付けることも可能である。ている。抗体の水溶液中での安定性は，本プログラムで計

また，本プログラムではタンパク質表面に露出しているHに依存し算される疎水性表面の強さや広さだけでなく，p疎水性の表面部分をはっきりと示すことができるため，抗て変化するタンパク質全体の電荷にも依存する事から，体の凝集サイトの予測以外にもいくつかの有用な利用方法

Trout教授らはこれらの指標を組み合わせた DI
velopa（Deがある。

bilityIndex）を開発し，開発候補のランク付けに利用できるとしている 6。
.
1では特定の構造（snapshot
また，DS3）について一点計算した結果のみを出力しているが，特に糖鎖が結合していることから構造変化が大きいと考えられる Fc領域の予測精度を上げる為には，ダイナミクスを考慮に入れて計算する事が重要であると考えられる。
今後 DSのバージョンアップに伴い，上記のような観点から機能強化が図られる予定となっている。抗体の研究・

ophobicityparametermappe
donEGFRsurface(left),Fi
gure2. Hydr
andAggMa
psc
oreonthesa
meprotein(right).[PDB:1IVO]

開発に関わる研究者だけでなく，タンパク質を扱う多くの研究者に役立つツールとなるよう，今後も開発を続けていく方針である。

idermalGrowthFa
ctorReceptor
例えば EGFR（Ep）を計算
gure2の右では，2か所高いスコアを示す部位がある
した Fi

引用文献

ansformingGrowthが，これらはそれぞれ EGFや TGFa（Trtp://accelr
ys.
co.
jp/
products/
discover
ystudio/（1） htFactor）が結合する領域（上部），別の EGFRに結合する領

nna
msetty,N.
;Voynov,V.
;Ka
yser,V.
;Helk,B.
;Trout,B.L.
（2） Che域（下部）に相当する 5。単に疎水性パラメタをタンパク表
gure2の左）では，これほどはっき面に張り付けただけ（FiJ.Phys.Chem.B2010,114,6614–6624.
nnamsetty,N.
;Voynov,V.
;Kayser,V.
;Helk,B.
;Tr
out,B.L.
（3） CheProc.Nat
l.Ac
ad.Sc
i.2009,106,11937–11942.

りとタンパク質－タンパク質相互作用面を特定することはack,S.D.
;Mould,D.R.Anal.Bioc
hem.1991,193,72–82.
（4） Bltr
oneSu
lfataseを計算した Fi
gure3から明難しい。さらに Esnnamsetty,N.
;Voynov,V.
;Ka
yser,K.
;Helk,B.
;Tr
out,B.L.
（5） Cheらかなように，本プログラムは膜貫通領域など，脂質膜に埋め込まれている領域を特定する目的でも利用可能である。

Proteins2011,79,888–897.
uer,T.M.
;Agrawal,N.J.
;Chennamsetty,N.
;Egodage,K.
;（6） LaHelk,B.
;Tr
out,B.L.J.Pharm.Sc
i.2012,101,102–115.
（受理日2011年 12月 12日）

Pa
ge2of2