Screening(HTS)では通常用いられることのないシンプルで小さな化合物(フラグメント)を比較的少数スクリーニングし、創薬リードとして高いクオリティーをもつ化合物へと展開する新しい創薬方法論である。HTSで有望なリード化合物を見出すことができなかったケースであっても、FBDDが有効な場合が多く報告されている。そのため、FBDDは創薬研究の現場で、HTSと相補的なリード探索手法としての地位を築きつつある。本講演では、以下に示したFBDDの基本概念にフォーカスをあてながら分かりやすく解説する。後続の演題へのイントロダクションとしての役割を果たすことができれば幸いである。小さな分子(フラグメント)が魅力的か?フラグメントは標的タンパクの結合部位に存在する空間的に小さなポケットを精密に探索することができる。よるスクリーニング一般的にフラグメントと標的タンパクとの結合親和性は非常に弱く、通常の薬理学的スクリーニング法では正確に検出できない。そのため、生物物理学的な観測手段が活用され、それらを複数効果的に組み合わせることが研究のスピードと確度を向上させる。Efficiency)見かけの活性強度(結合親和性)よりも、分子の大きさあたりの活性強度を見積もったリガンド効率が考察されることが多い。これは、一見弱い活性であっても、効率よく相互作用している小さな分子を見出すというFBDDの着眼点そのものと言えるだろう。これにより、分子量の増大を伴う構造最適化行程を自由度高く展開することができる。標的タンパクの隣接するポケットに結合する複数のフラグメントが選択される場合は、これらを適切なリンカーを介して結合させる(fragment-linking)、あるいは部分的に重ね合わせ融合させる(fragment-merging)手法がとられる。理想的なケースでは結合親和性が103~105ほど強くなると言われており、FBDDの最もセンセーショナルな一面である。evolution)。昭人フラグメントベーズド・スクリーニングを実行するための主な分析手法としては、X線回折、NMR、SPR、熱分析(ITC、Nanocalorimetry)などが挙げられます。中でもX線回折法によるFBSの有用性は、インデュースト・フィットや複数のフラグメントの結合など、予想外の結果を視覚的に捕らえることができる点にあると思われます。FBSでは100回以上のデータ測定と構造解析が要求されますが、SPring-8におけるメールインサービスの開始や、近年の要素技術の発達による実験室系の装置の進歩もにより、データ測定から構造解析に必要な時間は飛躍的に短縮されており、X線によるFBSの実用性が増しています。FBSの実行にまず必要なのは化合物ライブラリーです。ファルマアクセスではActiveSightの化合物ライブラリーを採用しています。384化合物からなるこのライブラリーは、Ro3などの条件に基づいて構築されています。スクリーニングの第1サイクルでは4化合物のカクテルを用いますが、構造解析の際の電子密度解釈のあいまいさを排除するために、できるだけ形状の異なる化合物が組合わされています。X線回折法によるFBSでは、100回を超えるデータ測定と解析を実用に耐える時間内で完了しなければなりません。放射光へのアクセスが飛躍的に向上し、実験室系の装置が進歩した現在では、データ測定そのもののスピードに加え、測定装置を有効に活用するための結晶の自動評価・測定システムの重要性が増してきています。迅速化のためには、データ収集の速度に見合った構造解析能力も必要となります。ファルマアクセスでは、CCP4のモジュールを有効に利用して自動解析を行うMIFit+を採用しています。FBSではヒット率が数パーセントであり、ほとんどの場合がいわゆる”空振り”であるという観点からも解析の自動化は必須です。X線によるFBSの実行の成否を決めるのは、以下の条件であると思われます。このうち特に重要なのは結晶性で、データ測定に時間がかかるような結晶では、実行時間が大幅に伸びてしまい実用にはならないと考えられます。100個程度の結晶が比較的容易に作成できる。活性部位(ターゲット部位)が空いている。DMSOによるソーキングに耐えられる。高輝度X線源での測定に耐えられる。加えて講演では、HSP90を用いてのFBSの実行の実際について説明させていただきます。栄夫2002年のノーベル化学賞受賞者であるスイスのWuthrich博士が、NMRから得られた原子レベルの構造情報を統合することで、水溶液中におけるタンパク質の立体構造を決定することが可能であることを1980年台に示して以降、構造ゲノム(プロテオミクス)プロジェクトの進展とも相まって、NMR法は生体分子の立体構造決定手法として捉えられることも多い。NMRにより得られる数多くの構造情報の中でも、立体構造決定に生かされていないものもあるし、また、目的によっては、必ずしも立体構造決定を行わず、NMRから得られた情報をそのまま利用することで、研究を迅速に展開できる場合がある。おいてNMR法が活用されてきている。創薬プロセスにおけるNMR活用のポイントは、標的分子−リガンド分子間相互作用の迅速な検出およびそのキャラクタリゼーションであるといえる。本発表では、まず、現在数多く考案されているNMRによるリガンドスクリーニング技術の概要・原理・特徴などについて概説する。positive)が現れにくい特長がある。上述の優れた特性を有するNMRスクリーニング技術であるが、単なる化合物−標的分子間の結合の有無の判別のみでは、原子レベルの構造情報が取得できるNMR法のポテンシャルを発揮しているとは言い難いのも事実である。いった観点から、標的分子やリガンド分子の原子レベルの相互作用情報をNMRにより効率的に取得し、それを活用することで、初期ヒット化合物の構造最適化へと展開するNMRならではの試みもなされてきている。これらの特徴的なNMR測定技術、特にFBDDに関わるNMR手法についても議論したい。ための費用は世界的にも増大の一歩をたどっており、従来のHTSより開発効率の高い手法が望まれている。Discovery)が注目されている。Fragmentのライブラリーは、理論的な計算により、2万化合物程度になると言われている1が、これまで検討されてきたNMR、MS、X線などの方法では、いずれもスループットが低い、という共通の問題点があった。このことから、Fragmentライブラリーを非標識で一次スクリーニングすることができるセンシング手法が望まれていた。スクリーニングシステムAP-3000」を開発した。ここでは、FBDDを行うために必要となるSPR技術や、バインディングアッセイにおける課題を概説するとともに、実際にFragment化合物をAP-3000で測定した結果について紹介する。pointとして良いフラグメントを得ることである。フラグメントは、通常、解離定数で数十?M-数mM程度の極めて弱い結合親和性しか持たないため、HTSとは異なるコンセプトでスクリーニングを実施することが必要になる。フラグメント探索のためのスクリーニングでは、第一に感度高く結合フラグメントを検出できること、またさらに重要な点として、得られたフラグメントの結合が特異的な結合であるかどうかを調べることが必要である。approachのスクリーニングに当初最もよく用いられた方法である。−タンパク質の相互作用解析ツールとして表面プラズモン共鳴法(SPR)の利用が一般的になってきた。A100などに代表されるSPR原理を用いたハイスループット型装置も販売されており、数千化合物程度であれば、数日でスクリーニングを実施することが可能になってきている。我々は現在SPRでフラグメントスクリーニングを実施し、結合特異性確認のためのvalidationとしてNMRを利用している。今回は、NMR/SPRを用いて化合物スクリーニングを実施する際の注意点・問題点について議論したい。Discovery)は、元来NMRやX線結晶解析などの弱い活性を検出できるスクリーニング手法に端を発している。有望な骨格(Scaffold)がスクリーニングできたあとインシリコ手法の助けを借りて活性を上昇させ、最終的にリード化合物最適化を果たすという点において計算技術者にとって大変興味深い、チャレンジングな領域である。以下の2点でインシリコ手法がFBLDを支援できると考えられる。efficiency)などの指標について現在議論が深められつつあるが、適切な指標を定義するためには、リガンドとタンパク質との相互作用の本質についての理解が必要である。Design)が真価を問われる場面である。以上の2点に着目して、FBLDにおいて計算が果たしうる役割と、その方法論の現状について、他のグループから最近発表された研究と、弊社での取り組みを合わせてご紹介させていただく予定である。