2013/9/23

日本は、未知の世界へ突入している！

ICA Visionary Seminar：薬づくりの新しいＲ＆Dモデルを探る
2013年9月25日 第２回：オープンコースによる人材育成

Ｎ３： 新しい領域、新しい専門家、新しい協力関係

神沼二眞（かみぬま つぐちか）
kaminuma@join-ica.org
サイバー絆研究所
The Institute for Cyber Associates

日本の人口構造百歳以上：１万/年

急激な少子高齢化••••••••••

人口が減少している
現在：86歳（女）、80歳（男）
健康：75歳（女）、72歳(男）
65歳定年に根拠なし
医療費ピーク：60-90歳
65歳以上の3/4以上が元気65歳以上の要介護 ～17％
85歳以上の認知症
アルツハイマーの発症は？
最先端、高額医療の恩恵

••••
•••
•••

少子化が問題100歳が普通90歳： 縄文15歳、明治43歳
現状では80歳以上35歳以後の努力で減らす
もっと改善できる？
施設は足りない？
1/3（女）、1/5（男）病変観察の20年、30年前受ける人は少ない

知識労働者の仕事の機会• 日本の強制定年制は、毎年、アカデミアからの大量の失業者を生み出している• 知識労働者は組織を離れると仕事をするのが難しい• 定年退職者を狙えば、知識技術を低コストで獲得できる（海外への知識技能の流出）• 組織から離れた知識労働者の求職は困難

http://www2.ttcn.ne.jp/honkawa/1164.html

http://www2.ttcn.ne.jp/honkawa/1163.html

高学歴者の就職難

健康イノベーション： しくみづくり
Health Innovation Initiative HII
現在の医療
医療費抑制

Medicine Today

生活者参加型医療
Consumer Participating
Medicine

学校基本調査報告書

若手世代

医療費上昇

高度医療
High Level Medicine

退職世代

技術、製品、サービスの輸出

1

2013/9/23

CADDD”U”: Computer-aided Drug Design, Development, and Usage

アベノミックスとこれからの薬づくり

薬候補導出の初期開発から、臨床試験などの後期、上市後の適正使用、適応拡大などの研究の比重拡大へ！

薬づくり、とくに大手製薬企業の行動原理を解説した本

医薬品開発の流れ：開発に入ってから生き残る率は、２００分の１程度

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
T. Bartfai & G. V. Lees, Drug Discovery: fromBedside to Wall Street, Academic Press/Elsevier,2006 （神沼二眞ら訳、薬づくりの真実、ＣＢＩ学会、2008年） → CBI学会のHPから注文。

医薬品の開発における 企業ーFDA の関係
FDA："Innovation/Stagnation: Challenge and Opportunity on the Critical Pathto New Medical Products." (March 2004)より

基礎研究

プロトタイプの設計、発見

臨床開発
フェーズⅠ フェーズⅡビッグファーマは、アルツハイマー疾患など、難しい薬の開発から撤退してしまっている。これからの薬の開発には、もっと国と社会の役割が期待される。
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・T. Bartfai & G. V. Lees, The Future of Drug
Discovery: who decides which diseases totreat,
Academic Press/Elsevier, 2013

II. ゲノムからの標的探索 （G/O-P/N-D/T）
GWAS/SNPs

Chemical Library

Microbiome

Omics/Path/Net

Drug Databases

Animal Model

Pathological Model

Virtual Library

Genes & Diseases

Targets

安全対策情報販売承認申請提出

臨床試験審査段階

IND : Investigatonal New Drug Application

承認申請審査段階

薬づくり

毒性（安全性）・・・・・・・・・・
Cheminfo

正式受理/承認市場投入準備

生物製剤承認申請（BLA）、 または新薬販売承認申請（NDA ）前相談

臨床試験進行状況
提出

CombiChemChemicals

第 2相試験
終了時相談

IND 提出Natural Prod.

フェーズⅢ

第 2a相試験終了時相談

新薬臨床試験申請（IND ）前相談

I. 基盤資源：化合物と化学の知識

Sequencing

FDA

前臨床開発

食の効用

CBI学会・他学会

QSAR

Microbiome
FDA: Critical-Path Initiative

III. アッセイ技法
High Throughput Screening
SBDD: Virtual Screening
Hits

Disease Model

IV. Hits → Medical Chemistry → Leads

PK/PD Model
Biomarkers

Druggability, ADME/Tox、…
Optimized Leads

The CADU Platform

懇談会（研究会）

薬の研究開発と適正使用 ポータル

GWAS to GET
New Bioinformatics

キャドウアライアンス

V. 前臨床: Efficacy & Safety

Nuraceutical

XenoRCC 計画

適応拡大

Computational Toxicology
Optimal Regimen

CompTox研究会

Drug Repositioning

Drug Candidates
Polypharmacy analysis
Translational Bioinformatics

CompTox
VI. Phase I/ Phase II/ Phase III

Aging & Diseases

バイオマーカーとヘル
スメトリックス研究会

ESC/iPSC技術

PGx

To Drug Approval

線虫、ハエ、ゼブラフィッシュ、・・・

Psycho-Cognitive
Research

ICT自動化、画像技術など

VII. 市場・臨床
臨床における適正使用

新薬追跡

禁忌、相互作用、抵抗性、・・・

副作用報告Open Collaboration 場の構築

三次予防の実践
女性の健康美ハイクラウド計画

自然科学と情報計算技法との学際領域のネット講義（案）「ICAのTop Page （１３年3月7日版）
英語力の向上自然科学

情報学と計算技法

物理、化学、生物学

CADU
Courses
CADU
Coursescbi.or.jp

CADU
Platform
ESC/iPSC

学は一なり

リンク

Quantum, Bit, Genome

修正
モデル生物

上林氏管理
CYBERACADEMIA.ORG

これまでのサイト
・・・・・・・・・・・・・・・

XenoRCCCADU Alliance の事業（薬のＲ＆Ｄの新モデルの探索）

量子、情報、ゲノム削除など
バイオマーカー探索
計算化学から計算創薬へ
ゲノム学入門 Introduction to Genomics
薬食同源の科学2

2013/9/23

情報計算技法の応用分野
数学・計算情報学/Meta Science

物理学

計算物理学
Computational Physics
量子計算機

物理学と情報
量子情報

化学

計算化学
Computational Chem.

情報化学/化学情報学
Chem(o)inforamtics

生物学
Biotech

計算生物学
Computational Biology

生命情報工学
Bioinformatics

薬学
毒性学

Chem-Bio Informatics
計算毒性学
Computational Toxicology

医薬情報学
Pharmacoinformatics
Toxicoinformatics

医学・医療

遺伝学 GWAS: Statistical Genetics
GET: Genome x Environment = Trait
放射線の照射計算

医療情報学
Medical Informatics

生物化学複合領域
環境中の生物の網羅的解析 Meta-Genome

情報計算化学生物学会
Chem-Bio Informatics Society「計算化学から計算創薬へ」を標榜した教程
教程の種類

教材とシステム

対象者

サービスの種類

Chemoinformatics 入 スマートフォン、タブ 高校生、学部学生
門
レットPC、Apps

オープン・無料
一部有料

SBDD入門Web上の無料ソフト
やデータベース
教材は独自開発

大学院生

オープン・無料

高次計算創薬入門

ＰＣクラスター
独自の教材

製薬会社、大学、その他の研究機関の研究者

オープン・無料
一部実費負担研究開発の現場で使うSBDD技法

商品ソフトと解説書

製薬会社、大学、その他の研究機
関の研究者

有料

特定の課題を掲げた 計算技法の開発
共同研究
前競争的な課題
XenoRCC研究コミュニティ

Collaboration with Drug Companies

計算創薬のアカデミアへの開放：GoalInteractive User
InterfaceSample
ProblemCollection

On-site or remote users

Course andExerciseDesign• “薬づくり”への理解を深めながら、本当の医薬品開発につながる計算創薬研究を大学で可能にする• 製薬企業での医薬品開発と同じレベルのDocking と Ｖｉｒｔｕａｌ Screening の実習を可能にする教材と教程Ｃｏｕｒｓｅを開発する

Course Activity

Web site Name
(Google Keyword Search)

URL

Structure Search

RCSB Protein Databank

http://www.pdb.org/pdb/home/home.do

Molecular Graphics

Accelrys Discovery Studio

http://accelrys.com/products/discoverystudio/

Analysis of Interactions

Accessed from RCSB Protein
Databank

http://ligin.weizmann.ac.il/cgibin/lpccsu/V_LpcCsu.cgi?PDB_
ID=1CP3&Viz=Jmol&LpcCsu=LPC&[structure-specific entry]

Molecular Docking

MEDock Server

http://medock.csbb.ntu.edu.tw/

Dundee PRODRG

http://davapc1.bioch.dundee.ac.uk/prodrg/e

SMILES Strings

Daylight SMILES

http://www.daylight.com/dayhtml/doc/theory/theory.smiles.html

Biopharmaceutical
Properties

Molinspiration

http://www.molinspiration.com /Sparc Calculator

http://archemcalc.com/sparc/

ALOGPS 2.1 /http://www.vcclab.org/lab/alogps

Ligand Properties

PubChem

http://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/

Structure Editor

SMILES Translator

http://cactus.nci.nih.gov/translate/Computational Environment
Integration by Visualization Tool

Drug Targets（Protein）
Modeling

Surveying Software
Docking Studies
Virtual Screening
De Novo Design

Public Databases on the Internet
PDB, JAN、・・・、ZINC, PubChem,・・・

Surveying
ChemicalDatabases

High Performance
Computational Servers（Cluster Machines）

Image of the Workbench for Drug Discovery in Academia
広島大学相田美砂子研究室、科研費（2006-2007）
東工大（小長谷研）ー東京医科歯科大（田中博研）（2010-12）
上林正巳＋中田吉郎

Flow of Activities in the course. (B. T. Sutch et al, Integrated Teaching ofStructure-Based Drug Design and Biopharmaceutics: A Computer-BasedApproach, Journal of Chemical Education, 89: 45-51, 2012.)

Resource for the Courses. (B. T. Sutch et al, Integrated Teaching of Structure-Based Drug Design andBiopharmaceutics: A Computer-Based Approach, Journal of Chemical Education, 89: 45-51, 2012.)3

2013/9/23

ゲノム（配列決定）機器の進歩は、計算機のムーアの法則を越えている！

１億ドル？

Genetics & Genomics Workforce
遺伝学とゲノム（遺伝）学の人材

千ドル
ゲノム

DNA Sequencing Cost: the National Human Genome Research Institute

ICT + Imaging 技術

情報計算技法の応用分野の拡大（例）NGS の進歩

ヒトゲノム解読計画の成功により生物医学の進歩が加速され、 Genome-Omics-Pathway/Network(GOP/N) + Imaging 技術 が研究の基軸となった。

GenomeOmics
Transcriptomis
Proteomics

Pathway

Metabon/lomics
Protein-Protein

従来型の研究個別事象の解明

Network

数学・計算情報学/Meta Science

生物化学複合領域

情報計算化学生物学会
Chem-Bio Informatics Society

昆虫学

生物計量学 Ｂｉｏｍｅｔｒｉｘ
発生学

Bioinformatics
Comparative Genomics

植物栽培

植物の生育、育種、畑の管理
土壌中の微生物のプロファイル

農業情報学
Agricultural Informaitcs
Meta-Genome

水産

魚介類、海草海洋の栄養環境の分析

Bioinformatics
Meta-Genome

環境科学

環境汚染物質エネルギー変換技術
Cyber Space のエネルギー効率

環境情報学
Environmental Informatics
Sustainable Informatics

経済・金融

確率（過程）論(Fischer) Black - (Myron) Scholes 式

数理ファイナンス
経済物理学（大規模ネットワーク）

医療サービスを変える
土壌分析

基礎研究加速Development
Disease
Toxicity

薬の開発・毒性
新生物合成
ゲノム医療

Genome/Network/Systems Medicine

ゲノム栄養学

Network/ Systems Pharmacology

健康法

ICA事務局

Xeno-Chemicals 食事、サプリ、薬、環境物質、・・・

活動参加者名簿の管理
研究調査協力者

行事のお知らせなど

NGSの研究の広がり調査

サイトの構築刺激、 栄養、薬効、毒性、 ・・・
ゲノムビジネス協力者

エネルギー代謝
Metabolism

社会的な受容の調査

CR
Sulforaphan

Mitochondria

文献の収集分析

研究集会などDropBox による共有

Mini Reports の作成

OXPHOSDropBox による共有

AMPK

研究者･専門家･企業

新しい研究領域の探索

学習と教育：講座と教材

ER Stress

mTOR

タンパク質の折れたたまり不全

FOXO

新しいサービスの探索

オープンアカデミア実験

Sirtuin1~7

Anti-Oxidants

mTOR
FOXO

ROS

Nrf2

SirtuinNrf2/ARE

薬効のある天然物Metformin

炎症 Inflammation

Rapamycin
Sulforaphan

CR mimic

Resveratrol

老化：寿命延長EVOO:Extra
Virgin Olive Oil

新血管系疾患

免疫系疾患

Sirtuin
抗酸化AMPK

EVOO

がん化 Cancer

GII,Genome x ICT = Innovation,の調査活動案

体内センサー分子Anti-Aging

Alzheimer’s 疾患

42013/9/23

GET, Omics, Epigenomics, ・・・ による

XenoRCC計画の一部

バイオマーカーとヘルスメトリックス研究

Xenobiotic Responsive Circuits & Control

原因がよくわからない訴え

加齢と加齢による疾病対策

疲労、痛み、冷え、・・・への対策

CR: カロリー制限経路 mTOR

主要疾患の三次予防の事例

CR 類似化合物

・ がん治療および治療後の予後対策

Resveratrol,

・ 代謝性（糖尿病）疾患の予防と改善

抗酸化経路 Nrf2/ARE
Sulforaphan

・ COPDの進行を抑制支援

エネルギー代謝経路

・ 心疾患患者の急性心不全の防止策

・・・・・・・・・・

・ 免疫不全疾患の進行を抑制支援

D. Wieser et al., Computational biology for ageing, Philos Trans R Soc Lond
B Biol Sci. 2011 January 12; 366(1561): 51–63. Figure 2

・心理認知 Psycho-Cognitive 症状対策

Nutraceutical Integrative NPI Approach

うつ病、トラウマ、PTSD、・・・

化合物ラィブラリィ ポリフェノールなど

アルツハイマー疾患など認知症予防

モデル生物・ESC/iPSC スクリーニング
構造活性相関 QSAR

生活様式を変える身心制御法

計算創薬技法 Virtual Dockingなど

食、運動、睡眠、呼吸、・・・、意志力

NPI: Non Pharm Intervention 薬によらない介在法

Proactive Professional Consumers 参加のハイクラウド計画

ICA オープンアカデミア 事業

ICA 健康イノベーション事業（HII Cloud Project）

ネット上の講座と教材開発

生活者主体の健康への対処

The CADU Platform 構築

予備調査課題例

薬の研究開発と適正使用 ポータル

バイオマーカーとヘルスメトリックス研究会

サイバー絆研究所 （http://join-ica.org/ica/）

情報を探す
・推薦情報源と談話室
・求人求職

ネット時代の教養若い世代との交流で ITC
Literacy を高める

会員のコミュニティ
・楽講楽学
・私の挑戦

世代間連係事業・退職世代の事業機会
・若い世代との連係事業

複合領域の独習者支援

自由大学 Free Univ.

ディジタル工房

・ 自然科学と情報計算技法
・ 計算化学から計算創薬へ
・ 創薬インフォマティクス
・ 医薬領域の新しい専門家教育・ 退職者のネット講義
・ 研究成果の掲載
・ 起業のための出会いづくり

・ 3D プリンター教室
・ 開かれたネット工房

・健康医学知識の伝達
・健康診療記録の自己管理

CADU Platform 構築

代替モデル
・ 計算毒性学 ポータル研究プロジェクト
・ XenoRCC
・ Aging & Diseases
・ Psycho-Cognitive Res

オープンアカデミアの潮流
・推薦講座・教材

・先端ICT(MUC＋BAN)調査
効能試験の倫理と評価の委員会

・ ・・・・

スクリーニングセンター構想
iPS細胞技術

健康実践課題例

線虫、ハエ、ゼブラフィッシュ、・・・
ICT自動化、画像技術など

ICA 地域振興事業

・Metabolic Syn.改善

農水産業の６次化

・Fish Oilと炎症改善

健康によい天然素材

・身心ストレス制御（睡眠）・健康と美容ICA 健康イノベーション事業

2013年6月10日

オープンアカデミア

日本版 GET 会議

CADU （キャドウ）アライアンス

基盤となるネット環境

・ ・・・・関連する学会などとの連係

目標は、「基礎研究の成果を臨床や家庭へ！」
鍵は統合 Omics から Biomarker やHealthmetrics への橋渡し研究と教育事業にあり！

医薬品R&Dの新しいモデル
医薬品R&Dの潮流
・p-Medicine 時代における医薬品の研究開発

・医薬品の研究開発と適正使用への計算機の利用案内・ESC/iPSC ポータル
・モデル生物 ポータル

健康イノベーション活動
ハイクラウド事業
・p-Medicine への生活者の積極的関与

学術啓蒙集会・バイオマーカーとヘルスメトリックス研究会
・日本 GET 会議

実践事例紹介・ディジタル健康術
・主要疾患の三次予防
・心的ストレスへの対処

有用天然素材の探索
・ゲノムからの探索・ハニー、ハーブ、ワイン

高次農業
・農水産業の六次化
・新しい流通ネット

環境と健康
・環境メタゲノム・健やかな住い

環境問題と農水産業 (AGT: Aqua-Green Technology)
環境問題と農水産業
・ミドルメディア機能

AGＴフォーラム・土壌改良
・養蜂、養蚕、・・・

自然科学と情報計算技法のネット講義のコミュニテづくり

これから• ICA: 人を結び、知をつないで、学びと仕事の機会を創出する• N3: 新しい領域、新しい専門家、新しい協力関係を探る• PPCが参加した新しいコミュニティをつくる
PPC: Proactive Professional Consumers

活動項目

活動内容

ネット学習講義一般

・ネット上の有用サイト活用
・語学（英語）学習

物理学と情報計算・量子情報と量子計算
・暗号、量子生物学、・・・

計算化学から計算創 ・計算化学入門
薬へ
・計算創薬入門

既存のコミュニティの例

・日本物理学会
・日本生物物理学会

・計算創薬実践・コンピュータ化学会
・化学情報、ＣＢＩ学会、・
JSBi、・・・

ゲノム学入門・遺伝学とゲノム遺伝学
・疾患と遺伝子・バイオマーカーと三次予防

・分子生物学会
・人類遺伝学会
・オミックス医療学会

薬食同源の科学

・老化の生物学
・食品成分の効果

・農芸化学会・和漢薬学会

ムッククラブMUC Club・スマートファン、タブレットＰＣ・クラウド

5