Rosetta@home 疾患関連研究

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Rosetta@home

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2024/04/07 08:26 UTC 版)

疾患関連研究

タンパク質の構造予測、ドッキング、デザインなどの基礎研究に加えて、Rosetta@homeは疾病関連の研究にも利用されている[39]。David Baker氏のRosetta@homeジャーナルには、多数のマイナー研究プロジェクトが掲載されている[40]。2014年2月現在、フォーラムでは、最近の出版物の情報や簡単な説明が更新されている[41]。2016年以降、フォーラムのスレッドは使用されなくなり、研究に関するニュースはプロジェクトの一般的なニュースセクションで見つけることができる[42]。

アルツハイマー病

Rosetta ソフトウェアスイートのコンポーネントである RosettaDesign を使用して、アミロイド原性タンパク質のどの領域がアミロイド様フィブリル (英語版) を形成する可能性が高いかを正確に予測した[43]。興味のあるタンパク質のヘキサペプチド（6アミノ酸長のフラグメント）を取り出し、既知のフィブリルを形成するヘキサペプチドと類似した構造に最も低いエネルギーで一致するものを選択することで、RosettaDesignは、ランダムなタンパク質の2倍の確率でフィブリルを形成するペプチドを特定することができた[44]。Rosetta@homeは、アルツハイマー病の原因とされるフィブリル形成タンパク質であるアミロイドβの構造予測にも使用された[45]。ロゼッタが設計したタンパク質については、フィブリルの形成を防ぐ可能性のある予備的な結果が得られているが、アルツハイマー病を予防できるかどうかは不明である[46]。

炭疽菌

Rosettaのもう一つのコンポーネントであるRosettaDock[47][48][49]は、炭疽菌毒素 (英語版) を構成する3つのタンパク質 (致死因子(LF)、浮腫因子(EF)、保護抗原(PA))間の相互作用をモデル化するために、実験的手法と組み合わせて使用された。 このコンピュータモデルは、LFとPAのドッキングを正確に予測し、それぞれのタンパク質のどのドメインがLFとPAの複合体に関与しているかを明らかにした。この洞察は最終的に炭疽菌ワクチンの改良につながる研究に利用された[50][51]。

単純ヘルペスウイルス1型

RosettaDockは、抗体 (免疫グロブリンG)と、抗ウイルス抗体を分解する役割を果たす単純ヘルペスウイルス1型 (HSV-1) が発現する表面タンパク質との間のドッキングのモデル化に使用された。 RosettaDockによって予測されたタンパク質複合体は、特に入手が困難な実験モデルと密接に一致しており、研究者らは、このドッキング法が、X線結晶学がタンパク質-タンパク質界面のモデル化で抱えている問題のいくつかを解決する可能性があると結論づけた[52]。

HIV

ビル＆メリンダ・ゲイツ財団による19.4百万ドルの助成金[53]を受けた研究の一環として、Rosetta@homeは、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)のための複数の可能性のあるワクチンの設計に使用されている[54][55]。

マラリア

「グローバルヘルスにおけるグランドチャレンジ」 (英語版) イニシアティブ[56]の研究では、Rosetta を使用して、ガンビエ・ハマダラ蚊 (Anopheles gambiae) を根絶したり、蚊がマラリアを感染させないようにすることができる、新しいホーミングエンドヌクレアーゼタンパク質を計算機的に設計している[57]。ホーミングエンドヌクレアーゼのように、タンパク質とDNAの相互作用を具体的にモデル化して変化させることができるため、Rosettaのような計算科学的タンパク質設計法は、遺伝子治療(がん治療の可能性を含む)において重要な役割を果たすことになる[58][59]。

COVID-19

Rosetta分子モデリングスイートは最近、SARS-CoV-2スパイクタンパク質の原子スケールの構造を、実験室で測定する数週間前に正確に予測するために使用された[60]。2020年6月26日、同プロジェクトは、実験室でSARS-CoV-2ウイルスを中和する抗ウイルスタンパク質の作成に成功し、これらの実験的な抗ウイルス薬が動物実験の試験に向けて最適化されていることを発表した[61]。

その後、10種類のSARS-CoV-2ミニタンパク質阻害剤を説明する論文が9月9日、Science誌に掲載された。これらの阻害剤のうち2つ、LCB1とLCB3は、SARS-CoV-2に対して開発されている最高のモノクローナル抗体よりも、モル比、質量ともに数倍以上の効力があるという。さらにこの研究では、これらの阻害剤は高温下でも活性を保持し、抗体よりも20倍小さく、したがって潜在的な中和活性部位を20倍多く有し、局所投与での薬効を高めることを示唆している。本阻害剤のサイズが小さく、安定性が高いことから、経鼻的に塗布するゲル製剤や、または呼吸器系に直接投与する粉末として適切なものになると期待されている。研究チームは、今後、これらの阻害剤を治療薬や予防薬として開発することを目指している[62]。2021年7月現在、これらの抗ウイルス剤候補は2022年初頭に臨床試験を開始すると予測されており、前臨床試験および初期臨床試験のためにビル&メリンダ・ゲイツ財団から資金提供を受けていた[10]。動物実験では、これらの抗ウイルス剤候補は、アルファ、ベータ、ガンマなどの懸念される変異種に有効であった[10][63][64]。

Rosetta@homeは、計算によって設計された200万個以上のSARS-CoV-2 スパイク結合タンパク質のスクリーニングに使用され、この研究に貢献した[65][66]。

がん

「NL-201（英語版）」も参照

Rosetta@homeの研究者は、受容体のαサブユニットと相互作用しない、Neoleukin-2/15 (ネオロイキン-2/15) と呼ばれるIL-2受容体（英語版）アゴニストを設計した。このような免疫シグナル分子は、がん治療に有用である。天然のIL-2はαサブユニットとの相互作用による毒性に悩まされるが、少なくとも動物モデルでは、設計されたタンパク質の方がはるかに安全である[67]。Rosetta@homeは、設計の検証に役立った「フォワードフォールディング実験」に貢献した[68]。

2020年9月のNew Yorker紙の特集で、David Baker氏は、Neoleukin-2/15のヒトによる臨床試験を「今年後半」に開始すると述べている。Neoleukin-2/15は、Baker研究室からのスピンオフ企業であるNeoleukinによって開発されている[69]。2020年12月、Neoleukinは、Neoleukin-2/15 (指定: NL-201) の第1相臨床試験の開始に向けて、アメリカ食品医薬品局(FDA)に治験薬申請を行うと発表した。オーストラリアでも同様の申請を行っており、ネオロイキンは第1相臨床試験に120名の参加者を登録したいとしている[70]。


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