コンピューター上で作成・編集されるデザイナータンパク質がバイオテクノロジーの新たな領域を切り開く
アラン・ボイル著
合成ゲノムと遺伝子編集は現在大きな話題となっているが、バイオテクノロジーの次の大きな話題は、コンピューター上で設計・編集され、その後合成されて新しいタイプの医薬品、材料、分子機械を生み出すタンパク質になるかもしれない。
「今こそこの分野にとって最適な時期です」と、ワシントン大学タンパク質設計研究所所長のデイビッド・ベイカー氏は月曜日、シアトルのフレッド・ハッチンソンがん研究センターでXconomy主催のEXOME Life Science Disruptorsカンファレンスで述べた。
ベイカー氏はタンパク質設計のパイオニアであり、10年以上前にタンパク質モデリングソフトウェア「Rosetta」を発明して以来、その研究に携わっています。Rosettaは、タンパク質フォールディングをテーマとしたビデオゲーム「Foldit」を生み出し、数十万人ものプレイヤーを魅了しています。また、Rosettaから派生したCyrus Biotechnologyという商業スピンアウト企業も誕生し、Rosettaを商用グレードのクラウドコンピューティングプラットフォームへと進化させています。
「現在、8社とプロジェクトを進めており、そのうち4社が有料ベータテストを開始する予定です。ベータテストへの参加を希望する順番待ちリストは拡大しており、現在2社が参加しています」と、Cyrus BiotechのCEO、ルーカス・ニボン氏はGeekWireへのメールで述べた。「Cyrusの今後の大きなイベントは、5月中旬のベータ版の正式リリースと、6月～7月頃のベータ版から最初のリリースへの移行です。」
他のスタートアップ企業も新薬を開発している。例えばPVPバイオロジクスは、タンパク質を微調整することで、何百万人ものアメリカ人がグルテンを断つことを余儀なくされた自己免疫疾患であるセリアック病に対抗できる医薬品を開発している。
「既存の酵素を取り上げ、その特性を変えるように遺伝子操作しました」と、ベイカー研究室のベテランでPVPバイオロジクス社を設立したイングリッド・スワンソン・プルツ氏は語る。彼女は現在、同社のハイブリッド酵素を臨床試験に向けて準備するため、業界パートナーを探している。
もう一つのスピンアウト企業であるVirvioは、分子機構を阻害することでインフルエンザウイルスの進撃を阻止するタンパク質をゼロから設計している。Virvioの最高技術責任者であるアーロン・シュヴァリエ氏はGeekWireに対し、同社には4万2000種類の候補タンパク質が検討されていると語った。
デザイナータンパク質は、分子の物理的構造が鍵と鍵穴のように互いに噛み合うという性質を利用しています。タンパク質が正しく折り畳まれると、細胞内の鍵が開き、生物学的プロセスが始動します。例えば、PVP Biologics社が開発中の人工酵素は、セリアック病患者の胃の中でグルテンを分解できる可能性があります。
一方、ウイルスは鍵と鍵穴のシステムを利用して正常細胞を乗っ取ります。例えば、インフルエンザウイルスはヘマグルチニンなどの「鍵」となるタンパク質を使って細胞の入り口を開けます。すでに一部の研究者は、ウイルスの鍵に付着して鍵を無効にする化合物を発見しています。シュヴァリエ氏とVirvioの同僚たちは、鍵の無効化効果を最適化する合成タンパク質を探しています。
インフルエンザと戦うために開発されたタンパク質が、他の細胞プロセスに悪影響を及ぼさないことが重要です。例えば、必要な機能を停止させたり、免疫反応を引き起こしたりといった悪影響です。「少なくともこれまでのところ、インフルエンザタンパク質に関しては問題はありませんでした」とシュヴァリエ氏は述べています。
ベイカー氏は、デザイナータンパク質は、カプセル化された薬剤の送達から合成ワクチンとしての利用、がん細胞の特定と標的化まで、幅広い生化学的役割を担う可能性があると述べた。タンパク質設計研究所で開発中の分子の中には、規則的な構造に自ら組み立てられるものもある。
可能性は医療用途だけにとどまりません。合成タンパク質は、アワビの貝殻の真珠層内部に着想を得たハイブリッド複合材料のマトリックスとしても利用できる可能性があります。
「私たちはタンパク質ベースのコンピューティングシステムの設計にも取り組んでいます」とベイカー氏は語った。
折り畳まれたタンパク質から作られたナノコンピューター？SF作家にとっては次なる大発明のように聞こえるかもしれないが、この技術はすでにテストされている。
