タンパク質は食べ物などでとても身近に感じている物質ではないでしょうか？実はヒトの体の中にあるタンパク質は1000個以上ものアミノ酸が結合して配列していてできていますが、遺伝子がもつ「情報」を初めて「機能」に変えてくれる分子にあるため、「生命を理解する鍵である」と言われています。私たち人間が個々で違うのは遺伝子が違うからです。子供はお父さんとお母さんから、それぞれのDNAを引き継ぎ少しずつ変化して、このDNAの変化がタンパク質の機能の違いに現れて、個々の違う人間になるわけです。

タンパク質は20種類のアミノ酸で構成されていて、配列や長さを変えることで機能が変化するのですが、この組み合わせや長さには無限のパターンが存在します。私たちの研究室ではタンパク質を自由に設計して、高い機能を持ったタンパク質をつくることを目指しています。

AIにタンパク質の配列と機能のデータを学習してもらい、私たちが求める機能を持ったタンパク質に近い構成のタンパク質をAIに見つけ出してもらいます。そうすることで、ターゲットにしている機能を持つタンパク質のアミノ酸を少しずつ組み替えていくと求めている機能を持つタンパク質を作り出せるかもしれません。ターゲットにしているタンパク質をまずはAIに見つけてもらうことで人間が実験し検証する回数を減らすことができます。効率的な研究をするためには、より多くのデータを回収して、そこからどう組み替え、応用するが重要です。もちろん、求めるタンパク質を導き出すには、これまでの経験と勘も重要となります。

タンパク質の機能を抽出するには、さまざまな方法がありますが、論理的に考えるだけでなく、実際に起こる現象を再現することも大切だと思っています。例えば、自然界で起こる現象を試験官の中で再現し、”選択圧”をかけます。これは生物の進化において生じてきた現象を再現しているため、「生き残る」チカラを持った物質を見つけ出すことができます。そしてそこから得たデータもAIに学習させることで、よりAIが賢くなり、ルールを見つけやすくなるのです。

私たちは今、がん細胞にだけ作用する薬として機能するタンパク質の設計を目指しています。薬には様々な種類があり、抗がん剤の多くは正常な細胞にも同時に作用してしまい、副作用として、とても辛い症状が出てしまうものがあります。私たちが目指すのはがん細胞にくっつきながら、周囲にいるT細胞と呼ばれる免疫細胞に作用する薬です。がん細胞をやっつけるのではなく、周囲にある免疫細胞を活性化することでがんの治療を目指し、がん細胞と結合する「手」とT細胞を活性化させる二つの機能を持つタンパク質の設計を研究しています。

医薬品が承認され、使えるようになるまでの道のりは長く、膨大な研究データと実験を繰り返して安全性を確立しなくてはなりません。このため、多くのコストがかかってしまうのですが、どんなによい薬であっても普通の人が買えないくらい高額になってしまっては一部の人しか使うことができなくなってしまいます。今後薬の開発にAIを活用することにより、少しでも時間短縮、コストカットにつなげ、より多くの人が使いやすい薬の開発に寄与できればと思っております。