薬の設計：薬の構造最適化2006-09-02 Sat 10:00
本カテゴリで、 新薬開発ゲームのゲーム内容 を公開しています。
是非 過去記事から順に読み進めてください。内容が繋がっています。 ゲームプレーヤーは、薬剤を設計 した後、設計した薬剤を薬剤ターゲットに はめ込みます。そして、その複合体構造を 構造最適化 します。 そして、薬が どれくらい強く はまり込んでいるのか？ を算出して、その薬理効果を評価します。 すなわち、構造最適化 という化学計算のステップが重要です。 構造最適化の重要性は、 別カテゴリである ゲームマニュアル の記事 マニュアル 初級編 マニュアル 初級編 I-�� 薬の構造最適化 でも書いています。 薬は、「 こいのぼりが空で泳ぐような感じ 」で、生体内で常に構造変化しています。 しかし、全ての 泳ぎ方（構造変化） が許されるわけではないです。 こいのぼり で言えば、 頭と尻尾がくっつきそうな感じで、もの凄く体が折れ曲がるような泳ぎ方 はしないです。 薬でも同じことがいえます。 すなわち、構造最適化というステップを入れないと、ゲームプレーヤー の頭の中だけに存在する 有り得ない形の薬 になってしまいます。  |
薬理効果の評価 その�◆� ドッキング計算2006-07-16 Sun 20:01
プレーヤーは、薬剤を設計した後、 化学計算 を行って その薬理効果を評価します。 ドッキング計算 は、評価方法の１つです。
カテゴリ ゲーム画面・内容 の記事で、以前に説明した方法は、 評価方法 その� �設計した薬剤と薬剤ターゲットの複合体を構造最適化 → 設計した薬剤と薬剤ターゲトとの結合エネルギー算出 でした。この方法と、今回説明する その�◆�ドッキング計算 は若干違います。しかし、薬剤と薬剤ターゲットの複合体を構造最適化するという意味では 良く似ています。 ドッキング計算でも、薬剤ターゲットと薬剤の複合体を構造最適化しますが、その際に、 薬剤ターゲット側の構造を固定 します。 そして、薬剤ターゲットに はまり込んでいる薬剤の構造のみ を 構造最適化 します。 ドッキング計算の結果は、RMSの値で評価します。 その値の大小で、薬剤が強く はまり込んでいるのか？を判断します （詳しくは、今後公開します）。 ちなみに、評価方法 その�，任蓮¬�剤ターゲットと薬剤の複合体の全体を構造最適化しています。薬理効果の判断は、RMS値ではなく、薬剤ターゲットと薬剤の結合エネルギー値で行います。 化学計算の量（計算時間の長さ）としては、評価方法 その�◆Д疋奪�ング計算 の方が少ない（計算時間は短い）です。 ところで、化学計算による薬理効果の評価 を説明する時に、 構造最適化する という表現が何度も登場しました。 「薬剤と薬剤ターゲットの複合体を構造最適化する」 とは、どういう意味なのか？」についても 今後説明します。 |
新薬開発ゲーム： プレーヤーは、自分が設計した薬剤の効果を「化学計算」によって評価する2006-07-12 Wed 11:53
新薬開発ゲームの最も楽しい点の１つは、
プレーヤーが 独自のアイデアで薬剤を設計 して、その薬理効果を 「化学計算」で評価する ことです。 計算結果で、一喜一憂します。ワクワクします。 得られた結果が悪ければ、「どこが悪かったのか？」を考察して（情報交換の場で相談したり。）、薬剤を設計変更し、再度 化学計算で評価します。 以前に書いた記事で、「化学計算」での薬剤評価方法 その�，箸靴董� 「設計した薬剤と 薬剤ターゲット の複合体を構造最適化」 → 「設計した薬剤と薬剤ターゲトとの結合エネルギー算出」 −�� という計算の流れを説明しました。 設計した薬剤が、薬剤ターゲットに がっちり はまり込む ならば、両者は 強く結合している はずであり、 設計した薬剤と薬剤ターゲトとの結合エネルギーは高い はずです。 従って、結合エネルギーが低ければ、薬剤の構造を変更する必要があります。 評価方法は、�，梁召砲� ドッキング計算 という方法があります。実際に、本ゲームで行える化学計算です。 |
新薬開発ゲームの攻略法� 〇堡里量�品が別の効能を持つかも！？2006-07-03 Mon 17:35
先の例で、プレーヤーは、ゲーム中でGb3の類似化合物を設計しました。プレーヤーは、その化合物の薬理活性を化学計算で評価します。悪い結果の場合には、化合物の形を微妙に変更して、再評価します。
そして、やっとのことで、強い薬理活性がありそうな化合物が設計できたとします。ゲーム的には、それでクリアです。 しかし、このゲームの良さは、その 設計した化合物を製薬会社に売り込める 点です。 製薬会社に、プレーヤーが設計した化合物を作ってもらい、薬理試験しよう と試みます。 ところが、 設計した化合物が実際に人工的に作れるか？ と考えた時、 簡単にはできない ことが多いです。 その場合、 企業はその化合物を欲しがりません。 そうなっては、せっかく設計したのに楽しくありません。 この問題を回避するための、新薬設計のテクニックを紹介します。 別の用途で使われている市販薬品が、プレーヤーが設計しようとしている化合物に成りえないか を調べる です。具体的に説明します。 先の例で、プレーヤーは、ベロ毒素Bユニットに はまり込む化合物を設計しました。設計した後、化学計算で薬理活性を評価します。 悪い結果ならば、良くない部分構造を変更して再評価します。 この作業を繰り返すことで、より良い新薬化合物に近づきます。 この繰り返し作業の中で、 「Ａ．プレーヤーが設計中の新薬候補化合物」 と 「Ｂ．すでに市販されていて、別の用途で使う薬品」を比較して、 Ｂの中にＡに似た化合物は無いか？ を調べます。もしＡと類似した市販薬品B-bが存在するのなら、 B-bのベロ毒素に対する薬理活性 を調べてください（化学計算で確かめてください）。 B-bが、新たな抗ベロ毒素新薬になるかもしれません。 市販薬品ならば、製薬会社が手間をかけて 一から作り方を研究する必要がありません。 ですから、 別の病気治療に使われているB-bという薬は、ベロ毒素にも効く という新しい情報を、プレーヤーが発見すれば、 それだけで特許が取れる はずです。 その特許は、製薬会社に売れます。 というわけで、プレーヤーが利用できる市販薬品の無料データベースを、私が探します。 データベースに関する情報は カテゴリ「私が準備・提供するものは・・」 で公開します。 |
新薬開発ソフト「ドラクエ」のゲームマニュアルを公開します2006-06-28 Wed 02:42
ベロ毒素に対する薬剤の設計で登場した
薬剤開発ターゲット[I] / BユニットのGb3への結合を阻害する物質を設計しよう で、ドラクエのマニュアルを公開します。 薬剤開発の復習をしますと、 ベロ毒素が持っているBユニットの働きで、毒素が標的細胞表面のGb3という物質に結合し、その後 細胞内に侵入する。 ということがわかっています。なので、 BユニットのGb3への結合を邪魔する（阻害する）新化合物を設計する ことがプレーヤーの目的です。具体的に言えば、 「Gb3に似せた化合物」を設計する ことです。できる限り、 単純な形状として「似せる」 必要があります。Bユニットが、間違えて結合する程度に似せます。 従って、基本であるGb3構造の * どの部分構造をキープさせるのか？どの部分構造を単純化するか？ （何度も出てくる文章なので*とします） をプレーヤーの判断で決めます（今は私がプレーヤーです）。 それを決まるためには、以下の情報が必要です。これらのデータは、プレーヤーに提供されます。自身で調べる必要はありません。 I-a; BユニットとGb3が結合した時の全体構造（B-Gb3複合体） I-b; Gb3のみでの構造 I-c; すでに知られているGb3に似ている化合物（既知薬剤・特許化合物 を含む） プレーヤーである私は*を考えるために、I-aを見ようと思いました。  左上図��.ベロ毒素の5つのBユニットが五角形を形成しています（リボンモデルで示した）。 Bユニット1つに、1つのGb3が、はまり込んでいます（モコモコしているのがGb3で、CPKモデルといいます）。 右下図��.1つのGb3に注目して、その周辺を拡大した図です。 �△任�Gb3と、Gb3と接触しているBユニットの一部分を 棒モデル に変更しました。 （以後 「接触していること」 を 「相互作用している」 と表記します） 点線で描いたところで、BユニットとGb3が相互作用しています。すなわち、 Bユニットは、Gb3の部分構造のみと相互作用している ことが読み取れます。私はこの図をもとにして、Gb3の*を決めます。 下の図は、I-b；Gb3のみの構造(図A)と、私が考えた「Gb3に似せた化合物；pseudo-Gb3」(図B)です。  紫・青・黄の丸で囲んだところで、 お互いが似ています。 この三ヶ所を似せた理由は、 先程の図「I-a; BユニットとGb3が結合した構造」において、 その三ヶ所がBユニットと相互作用していた場所 だからです。 一見すると両者が似てないように思えるので、２つを重ねて比較します。  各○の部分で、両者が良く似ています。 ゲーム画面中の絵は3Dです。なので、プレーヤーは、絵を自由に回転させて構造をチェックすることができます。今回は どうやってpseudo-Gb3を思い付いたのか？似せる化合物を設計する手順は？ について、何も語っていません。プレーヤーにとっては、その部分が楽しいわけです。 色々な似せ方 があるし、プレーヤーの個性が出るところです。 ゲームの実現化にメドがつけば、攻略法すなわち、必要な化学知識、似せる手順などを公開します。 Gb3とpseudo-Gb3を重ねた図からGb3を除いたものが、下の図です。  ここでは、プレーヤーが考案したpseudo-Gb3が、 本当に化学的にGb3に似ているのか？pseudo-Gb3はBユニットに ちゃんと はまり込むのか？ について調べます。 上の図をゲーム画面でみますと、赤○ (Bユニットの一部) と 紫○ (pseudo-Gb3の一部)が、 ぶつかりそう です。 もし衝突すれば、pseudo-Gb3はBユニットに はまり込まない でしょう。 それを確かめる必要があります。その確認作業は、 薬理効果の評価 と言い換えることができます。 具体的に言えば、プレーヤーは、 「pseudo-Gb3とBユニットの複合体について構造最適化」 →「両者間の結合エネルギー算出」 という化学計算 をゲーム中で行って、 pseudo-Gb3は、Bユニトに はまり込むのか？ はまり込む場合、 Gb3より強くはまり込むか？ を評価します。良くない結果であれば、自分で考案したpseudo-Gb3の形を変更して、再び化学計算を行って確かめます。 「構造最適化」→「結合エネルギーの算出」という化学計算の流れは、あくまで一例です。 異なる化学計算で pseudo-Gb3を評価しても構いません。 もちろん全ての作業がドラクエでやれます。 プレーヤーは、考察と計算を繰り返して「Gb3より強くBユニットに はまり込む化合物」を設計できれば、そのテーマをクリアしたことになります。 化学計算による薬理効果の評価 については、今後 詳細を公開します。  |
では実際に新薬開発ゲームソフトで「ベロ毒素（大腸菌O-157などが出す毒素）に対する薬剤設計」をしましょう2006-06-19 Mon 21:14
��プレーヤーは、ゲームの電源を入れた後、「ゲームスタート」を選択して（まだセーブデータがないので）、「薬のターゲット」を選択する。すると、
a;ベロ毒素 b;インフルエンザ c;コレラ毒素 ・・など があるので、薬剤開発したいターゲットを選択する。 今回は a;ベロ毒素 を選択した。 ��ベロ毒素についての説明があるので読み進める。 I. ベロ毒素は、Aユニット1つ、Bユニット5つから成る。Bユニットが、標的細胞表面のGb3という物質に結合して、細胞接着・侵入する。 ↑ 薬剤開発ターゲット[I]/BユニットのGb3への結合を邪魔する（阻害する）物質を設計しよう。 II. ベロ毒素が細胞内に侵入した後、Aユニットが 細胞内にある「リボソーム」という器官に入り込む。リボソームは、細胞の生存に必要なタンパク質を作る器官（下の図�，鮖仮函法�図�，鰺�解できなくでも、全く問題ないので、次のIIIを読んでください♪ III. Aユニットは、リボソームの一部分を破壊するので、リボソームはタンパク質を作ることができなくなる。その結果、細胞が死ぬ。下の図�△鮓�る。Aユニット（図��中では★がAユニットに相当）は、リボソームの「アデノシン」を切断破壊する。← 薬剤開発ターゲット[III]/Aユニットが行う悪さ「アデノシンの切断破壊」を阻害する物質の設計をしよう。  図 �．螢椒宗璽爐�細胞生存に必要なタンパク質を作る �▲戰軻覗任虜醉儺々宗淵侫蝓蕊寛併�典 ウィキペディア よりコピー） ��プレーヤーは『薬剤開発ターゲット[I]/BユニットのGb3への結合を阻害する物質を設計しよう』を選択した。すると、以下のデータファイルが出現する。 I-a;ベロ毒素BユニットとGb3が結合している構造（B-Gb3複合体と表す） I-b;Gb3のみの構造 I-c;すでに知られているGb3に似ている物質（既知の薬剤や特許を含む） ここからは、プレーヤー自身がゲームマニュアルを見ながら、すべて自分の判断で試行錯誤してゲームを進めることになります。 私はゲームマニュアルを公開して、プレーヤーの疑問に対応します。 具体的な答えは、私にもわかりません。実際にやってみないとわからないです。 私は、「○○してみたらどうか？」「○○のデータが足りないよ。データの取り方は××だよ」といったアドバイスをします。 無料の薬剤開発ゲーム『ドラクエ』は、薬剤設計の単なる道具だということです。 よってゲームマニュアルは、それなりに複雑で、奥深いです。 もう一度確認しますが、プレーヤーの目的は、 自分自身で新薬設計を行って具体的な新薬候補である化合物を示すこと。その根拠となる化学的データもいっしょに示すこと です。実際の薬理効果は、企業や公的な研究室に調べてもらえますが、それは新薬開発ゲームが実際に開発販売されてゲームが売れたらの話です。 ところで、肝心のゲームマニュアルには、 1. 薬剤開発手順の例 2. 作業コマンドの内容と、行うことができる化学的な作業 3. 情報交換の場の提供 を入れたいと考えています。私は「ベロ毒素（大腸菌O-157などが出す毒素）に対する薬剤設計」を詳細に公開して、本ゲームのマニュアルにするつもりです。 |
新薬開発ゲームの やり方・遊び方は！？（インフルエンザ新薬開発を例に）2006-06-15 Thu 18:36
��インフルエンザウィルスは、ヒトに感染して悪さをします。インフルエンザ新薬を設計するためには、
ウィルスが、どのような方法でヒトに侵入して（ヒト細胞に入り込んで）、どんな悪さをするのか について学術論文やネットで調べる必要があります。 ↑プレーヤーは、当然やらなくていいです。私がゲーム攻略ホームページで公開説明する部分です。 実際に調べますと、 インフルエンザウィルスがヒト細胞に侵入・感染するには、ウィルスと細胞が接着するステップがあるはずで（ウィルスは、標的細胞に触れなければ、細胞に侵入できない）、実際にある。 と論文で報告されています。 ですから、 ウィルスの細胞接着を邪魔する物質（化合物）を人工的に作れば、それは薬になります。 プレーヤーは、邪魔する物質を工夫しながら設計することが目的です。 ��下の図は、ヒト細胞の表面にある化合物（糖鎖）とインフルエンザが結合している様子、 すなわち ウィルスと細胞が接着している様子 を示しています。 Accelrys社Discovery Studioで表示した画面のコピーです。私が企画する無料新薬開発ゲームでも 同じ感じの画面になります。  リボンモデルの部分がウィルスです棒モデルで表した分子が、ヒト細胞表面にある糖鎖です。 糖鎖の一部分を、「太い棒」 で表しました。その部分が、 ウィルスに 強く抱え込まれて います。 黄色の点線が、強く抱え込まれている部分です （黄色点線を描くために、ウィルスの一部分を棒モデルで表した）。 ��プレーヤーの目的は、 ウィルスに抱え込まれた糖鎖と形が似ている化合物を設計すること です。プレーヤーが設計した 「似せた化合物」 があれば、 ウィルスは 「似せた化合物」 を間違えて抱え込んでしまう でしょう。 これすなわち、 ウィルスが、細胞表面の糖鎖 に結合しようとした行為を、「似せた化合物」 が邪魔した といえます。「似せた化合物」 は、インフルエンザ新薬になる可能性があります。 ��プレーヤーは、 いかに 単純な形状として 「似せた化合物」 を設計するか？ を工夫します（意外に楽しいです♪）。 例え上手に 「似せた化合物」 が設計できても、 複雑すぎる形状 では、いけません。 製薬会社が作れない からです。 ただ自分なりの直感で 形状を似せた だけでは、本当の意味での 「似せた」 ではありません。 「確実に似ている化合物だ」 ということを、科学的データで示す 必要があります。 もし、 似せた化合物が、すでに他の薬として市販されていた らどうでしょう？ すごい発見かもしれません。それを調べるのもプレーヤーです。 視点を変えれば、 市販薬を手掛かりにして、それが他の病気に効かないだろうか？ を調べた方がいい場合があるかもです。 上記全てのことが、新薬開発ゲームソフト「ドラクエ」で出来ます。 ��ゲーマーのみなさんは、 このゲームは難しすぎる と思われたかもしれません。しかし、決して そんなことはありません。 もし、このゲームが開発されたのなら、私は非常に細かく、丁寧にサポートするつもりです。そして、みなさんには焦らず、じっくりゲームを楽しんで欲しいです。 今後もゲームの内容を公表します。 |
Ｑ 新薬開発ゲームって具体的に 何をどうするゲームなんですか？イメージできません。2006-06-15 Thu 01:17
A. 新薬開発の現場では、ＰＣによるシミュレーションで
�／渓瑤棒�りうる新化合物の設計を行う。そして、新薬の候補をいくつか示す。 �△垢任肪里蕕譴討い詭瑤� 違う病気の薬になるかも！？を調べる。 などをやっています。同じことを 個人的にやろう ということです。 インフルエンザウィルスに対する新薬開発の手順 を例として、具体的にゲームの流れを説明します♪ |
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