バイオ医薬品開発効率化のためのタンパク質の合理的デザイン法とそのノウハウ

セミナー趣旨

　2024年のノーベル化学賞に象徴されるように、近年、AIなどを用いたタンパク質の理論的設計に関する発展がめざましく、バイオ医薬品開発に革命を起こしつつある。
　そこで本講座では、バイオ医薬品開発を効率化させるためのタンパク質デザイン法について概説する。特に、Rosettaなどの物理学ベースのツールや、RFdiffusion、ProteinMPNN、AlphaFold2などの深層学習ツールの使い方を概説し、設計の成功率を高めるためのノウハウなども紹介する。
　さらに、タンパク質のフォールディング反応過程の理論的予測法や、タンパク質の安定性・可溶性を向上させる手法等についても概説する。

習得できる知識

〇 医薬品開発に使えるタンパク質デザイン用の深層学習ツールとは
〇 医薬品開発に使えるタンパク質デザイン用の物理学ベースのツールとは
〇 深層学習ツールではまだ困難なタンパク質デザインはどのように行えばよいのか
〇 タンパク質設計の成功率を高めるために注意すべき点は何か
〇 タンパク質のフォールディング反応を予測できるツールは何か
〇 タンパク質を安定化させる方法とは
〇 タンパク質の凝集を回避する方法とは

セミナープログラム

　1. タンパク質の基礎
　　1-1, イントロダクション
　　1-2. アミノ酸
　　1-3. タンパク質のフォールディングとダイナミクス
　　1-4. タンパク質に働く相互作用

　2. タンパク質の立体構造予測
　　2-1. タンパク質の構造分類
　　2-2. AlphaFold 2
　　2-3. 予測精度の指標
　　2-4. AlphaFold 2を使いこなすためのノウハウ
　　2-5. AlphaFold 3
　　2-6. AlphaFold 2と3に類似した予測法
　　2-7. タンパク質の構造多型の予測法

　3. タンパク質デザインの基礎
　　3-1. タンパク質デザインの目的
　　3-2. タンパク質における変異ロバストネスと進化可能性
　　3-3. タンパク質の経験的設計
　　3-4. タンパク質の合理的設計

　4. 物理学ベースのタンパク質デザイン法
　　4-1. 分子動力学シミュレーション
　　4-2. タンパク質設計用ソフトウェアRosetta
　　4-3. ヘリックス形成能予測ソフトウェアAGADIR

　5. 深層学習ベースのタンパク質デザイン法
　　5-1. 構造生成用ソフトウェアRFdiffusion 
　　5-2. 配列設計用ソフトウェアProteinMPNN 
　　5-3. RFdiffusionとProteinMPNNを用いた設計例
　　5-4. 小型抗体（scFv, VHH）の合理的設計
　　5-5. 環状ペプチドの合理的設計
　　5-6. リガンド結合構造生成用ソフトウェアRFdiffusion All-Atom
　　5-7. リガンド結合配列設計用ソフトウェアLigandMPNN
　　5-8. RFdiffusion All-AtomとLigandMPNNを用いた設計例
　　5-9. 各ソフトウェア使用時の注意点
　　5-10. デザインの評価方法

　6. タンパク質のフォールディング反応予測
　　6-1. タンパク質のフォールディング反応機構
　　6-2. 統計力学理論WSMEモデル
　　6-3. 改良型統計力学理論WSME-Lモデル

　7. タンパク質の安定性と凝集
　　7-1. タンパク質の変性と安定性
　　7-2. 細胞内でのタンパク質凝集とアミロイド形成
　　7-3. 分子シャペロン
　　7-4. タンパク質の凝集に関わる相互作用
　　7-5. タンパク質を安定化させる溶媒条件
　　7-6. タンパク質を可溶化させる溶媒条件
　　7-7. アミノ酸置換によるタンパク質の安定化・可溶化
　　7-8. ジスルフィド結合形成を伴うリフォールディングの方法

　【質疑応答】

キーワード：
バイオ医薬品,ペプチド,再生医療,WEB,研修,セミナー,講習会
 

セミナー講師

東京大学 大学院総合文化研究科 広域科学専攻 生命環境科学系　教授　新井　宗仁 氏

《学位》　博士（理学）
《専門》　タンパク質工学、生物物理学
《略歴》
1994年　東京大学 理学部 物理学科　卒業
1996年　東京大学 大学院理学系研究科 物理学専攻 修士課程　修了（桑島邦博教授）
1998年　東京大学 大学院理学系研究科 物理学専攻 博士課程　中退（桑島邦博教授）
1998年　東京大学 大学院理学系研究科 物理学専攻　助手
2000年　博士（理学）（東京大学）取得
2002年　（独）産業技術総合研究所 蛋白質デザイン研究グループ　研究員
2007年　米国スクリプス研究所　博士研究員（兼務）（Peter E. Wright教授、～2009年）
2009年　（独）産業技術総合研究所　蛋白質デザイン研究グループ長
2010年　東京大学 大学院総合文化研究科 広域科学専攻　准教授
2011年　東京大学 大学院理学系研究科 物理学専攻　准教授（兼担）
2011年　JSTさきがけ兼任研究者（「藻類バイオエネルギー」研究領域、～2015年）
2016年　東京大学 大学院総合文化研究科　研究科長補佐
2017年　東京大学 大学院総合文化研究科 広域科学専攻　教授　現在に至る
2017年　東京大学 大学院理学系研究科 物理学専攻　教授（兼担）　現在に至る
2019年　東京大学 大学院総合文化研究科　研究科長特任補佐（～2020年）
2025年　東京大学　総長補佐　現在に至る

《活動等》
日本生物物理学会　理事（2015～2016年、2025年～）
Biophysics and Physicobiology, Editorial Board（2020～2021年、2024年～）
Frontiers in Microbiology, Associate Editor（2022年～）
Journal of Biochemistry, Associate Editor（2010～2013年）

セミナー受講料

49,500円（税込、資料付）
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