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タンパク質間相互作用 (PPI) は細胞生命活動の重要な部分であり、シグナル伝達、代謝反応、遺伝子発現などの細胞生理機能の調節と維持に不可欠な役割を果たしています。 ただし、PPl データベースには現在比較的データが少なく、最新の結合アフィニティ データセット (PDBbind+) には 3,176 個のデータ ポイントしか含まれていません。 Dyno Therapeuticsのシニア機械学習エンジニアであるアビヒシャイケ・マハジャン氏は、記事「ウェットラボのイノベーションが生物学におけるAI革命をリードする」の中で、データの入手可能性という主な理由から、AlphaFoldによって達成された革命的な進歩を再現することは極めて困難であると指摘し、 「既存のデータはほぼ使い果たされており、トレーニングされていないタンパク質の構造と配列は枯渇しつつあります」と述べています。 さらに彼は、生物学分野における高品質データは、その複雑な分布、重要な生理現象との高い相関性、そして大規模収集への適合性といった特徴を備えていると説明した。しかしながら、「上記の3つの要件を満たすデータの種類はほぼ完全に枯渇している」という。 記事アドレス: バイオテクノロジーのスタートアップ企業であるA-Alpha Bioは、世界最大のタンパク質間相互作用データベースであるAlphaSeqを公開することで、このデータ不足の解消に取り組んでいます。このデータセットには7億5000万点以上の測定値が含まれており、毎月300万～5000万点のペースで急速に拡大しています。 AlphaSeqデータセットの過去と現在AlphaSeqが用いる手法は、2017年にDavid Baker研究室が発表した「酵母交配の再プログラミングによるタンパク質間相互作用のハイスループット特性評価」という研究論文に由来しています。A-Alpha Bioの設立は、この研究成果を発展させたものです。 本論文では、A-Alpha Bioを用いた大規模タンパク質間相互作用データ収集手法を初めて紹介し、SynAgが完全決定論的な細胞外環境において、ライブラリー間スケールでタンパク質間相互作用ネットワークのハイスループット定量解析を実行できることを実証しています。この手法は正式名称がAlphaSeqであるものと非常に類似しているため、Mahajan氏は自身のブログでこの手法をAlphaSeqと呼んでいます。 論文の宛先: 2022年、A-Alpha Bioは研究論文「SARS-CoV-2ペプチドに対する104,972個の抗体の結合相互作用からなるデータセット」において、AlphaSeqデータセットを正式に発表しました。これは、104,972個の抗体とSARS-CoV-2ペプチドとの結合相互作用からなる、公開されているデータセットです。抗体配列、抗原配列、結合スコアの定量的な測定値が含まれており、機械学習における抗体特異的表現モデルを評価するためのベンチマークとして役立ちます。 論文の宛先: A-Alpha Bioの研究者らは最新の研究で、タンパク質間相互作用のライブラリー間スクリーニングを可能にするAlphaSeqプラットフォームを用いて、親和性に差のあるサイトカイン治療候補物質と、免疫細胞サブセットを標的とする抗体との融合のためのマウス特異的な代替物質を作製しました。IFNA2とIL-21を例に挙げたこの研究では、AlphaSeqを用いることで、それぞれIFNA2受容体とIL-21R受容体に広い親和性を持つ数百種類のデチューンサイトカイン変異体を同定できることが示されました。 論文の宛先: 実験プラットフォームとしてのAlphaSeq は、数百万の PPI の結合親和性を同時に定量的に測定し、結果を迅速に得ることができるため、大規模拡張のニーズに完全に応えます。 CTOのランドルフ・ロペス氏によると、現在、同社は月に約30件のAlphaSeqテストを実施しており、それぞれ10万～500万件のクロスオーバーを生成しているとのことです。つまり、AlphaSeqデータベースは月300万～5000万件のペースで急速に拡大しているということです。 A-Alpha Bio: PPIに特化したバイオテクノロジー企業A-Alpha Bioは、2017年に設立され、米国シアトルに本社を置くバイオテクノロジー企業です。合成生物学と機械学習を用いて、タンパク質間相互作用の測定、予測、設計を行っています。同社は、ワシントン大学タンパク質設計研究所（IPO）と合成生物学センターの生物学者によって設立されました。 同社は、実験プラットフォームAlphaSeqと計算プラットフォームAlphaBindを構築しました。AlphaSeqは、タンパク質間相互作用の定量的かつ多重的な特性評価に用いられ、合成生物学手法を用いて大規模な高品質タンパク質結合データを生成します。このプロセスは、タンパク質間相互作用の強度と酵母ハイブリダイゼーションとの関連性に基づいています。 AlphaBind は蓄積されたデータを使用して、タンパク質配列の結合を予測できる機械学習モデルをトレーニングし、これらのモデルを実験的にテストして迅速に反復して改善することで、新薬の発見を加速し、より優れた治療法を設計します。 A-Alphaバイオテクノロジープラットフォーム 現在、AlphaSeq は単一の実験で数百万のタンパク質の親和性を迅速かつ定量的に測定でき、トレーニング済みの AlphaBind は配列に基づいて結合強度を予測できます。 A-Alpha Bioは、AlphaSeq + AlphaBind技術プラットフォームを基盤として、抗体の創薬・最適化、分子ゲル標的の探索、機械学習モデルの開発など、複数の分野に事業を展開しています。また、独自の治療パイプラインも開発しています。このパイプラインは主に、免疫サイトカイン療法パイプラインと分子ゲル標的の探索パイプラインの2つの部分で構成されており、医薬品開発における大きな可能性を示しています。 そのため、A-Alpha Bioは資本投資の注目のターゲットとなっています。 A-Alpha Bio内部処理パイプライン 公開情報によると、A-Alpha Bioはこれまでに8回の資金調達ラウンドを完了しており、最高額は2,240万ドルに達しています。今年5月、A-Alpha Bioは、連邦政府が資金提供する研究開発センターであるローレンス・リバモア国立研究所（LLNL）との協力をさらに拡大するため、米国国防総省から1,450万ドルの追加資金を調達したことを発表しました。 画像出典：公式プレスリリース A-Alpha BioとLLNLの提携は2022年に開始されたと報じられており、両社は合成生物学と機械学習を用いてCOVID-19の変異株に対する治療用抗体の発見を加速させています。当時、A-Alpha Bioはこの提携のために100万ドルの資金提供を受けました。2023年には、両社は提携を拡大し、複数の関連する病原体ファミリーを標的とした医薬品の共同開発に着手し、A-Alpha Bioはさらに240万ドルの資金提供を受けました。 現在、同社は、ブリストル・マイヤーズ スクイブ社とのタンパク質相互作用研究、ギリアド・サイエンシズ社とのHIV治療法の研究、そしてキメラ・セラピューティクス社との提携による新規E3ユビキチンリガーゼの発見と特性評価、高価値の治療標的に対する分子接着剤の合理的な設計など、数多くの企業や研究所と提携関係を築いています。 デビッド・ベイカー氏が科学顧問に任命
デイビッド・ヤンガーはデイビッド・ベイカー研究室の博士課程学生で、ハイスループットタンパク質間相互作用解析とそのバイオエンジニアリングおよび臨床治療への応用に焦点を当てていました。彼は酵母ツーハイブリッドシステムに基づく革新的な技術を開発し、特に酵母交配を再プログラム化することでタンパク質間相互作用を解析することで、タンパク質間相互作用スクリーニングの効率を大幅に向上させ、AlphaSeqの開発を強力に支えました。 A-Alpha Bioのもう一人の創設者であるランドルフ・ロペスは、主に合成生物学とコンピューターサイエンスの分野で活躍しています。以前はイルミナでプロセス開発エンジニアを務め、品質向上、効率管理、そして製品の大規模生産化を推進し、AlphaSeq + AlphaBindの開発と実装のための包括的な基盤を提供しました。 A-Alpha Bioの科学顧問は、タンパク質フォールディング分野のスター研究者であり、バイオコンピューティングの世界的権威であるDavid Baker氏であることは特筆に値します。彼のチームは、タンパク質工学と構造生物学において目覚ましい成果を上げており、RoseTTAFold、ProteinMPNN、RFdiffusionといったタンパク質構造予測・設計ツールを開発し、ノーベル生理学・化学賞ノミネートを含む数々の賞を受賞しています。 A-Alpha Bio 科学顧問（画像出典：公式サイト） 同時に、A-Alpha Bioは、Recursion Pharmaceuticalsの共同創業者兼CEOのクリス・ギブソン氏、ワシントン大学電気工学教授のエリック・クラビンス氏、Brainstorm Cell Therapeuticsの取締役のトニー・ポルベリーノ氏、ワシントン大学医学部のタンパク質設計研究所（IPD）の最高戦略・運営責任者のランス・スチュワート氏を同社の科学顧問として採用した。 現時点では、A-Alpha Bio 社は AlphaSeq に関する新たな論文をまだ発表しておらず、AlphaBind モデルに関する詳細情報もまだ公開されていないものの、Mahajan 氏のブログ分析によると、AlphaSeq プラットフォームは医薬品開発の分野で非常に幅広い応用の見込みがあるとのこと。 AlphaSeq データベースの継続的な拡張により、A-Alpha Bio は将来、医薬品開発においてさらなる飛躍的進歩を達成し、人類の健康と福祉を守ると確信しています。
https://www.aalphabio.com 参考文献:
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デビッド・ベイカー氏が科学顧問を務め、スタートアップ企業が世界最大のタンパク質間相互作用データベースを立ち上げ、8回の資金調達を確保。
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