創薬における標的分子への低分子化合物の結合能を推定する計算化学研究についてのプレスリリースを、2025年1月27日14:00に行いました。

近年、計算機を用いた医薬品開発プロセスでは、弱い活性を持つ医薬品候補化合物からより強固な活性を持つ化合物へと最適化を行うために、分子シミュレーションの一種であるFEPが大きく貢献しています。FEP計算では2つの化合物の間で仮想的に構造変換（アルケミカル変換）させながらシミュレーションを行うことで結合自由エネルギーの差を求めますが、2つの化合物の分子構造が大幅に異なる場合は適用が難しく、正しいエネルギー値を得られないことが大きな課題となっていました。本研究では、分子構造が大幅に異なる化合物間の構造変換を直接計算せず、中間化合物を介して簡単な構造変換に分解して計算することで、高精度かつ効率的にFEP計算を実施するPairMap法を開発しました。この新手法により、これまでは困難だった複雑な構造変換においても、高精度なFEP計算ができるようになりました。この研究によって、医薬品開発プロセスにおけるFEP計算の利便性や適用範囲を拡大し、創薬にかかる膨大な時間と費用の削減に貢献します。

本成果は、東京科学大学 情報理工学院 情報工学系の大上、古井海里博士後期課程学生らと、アリヴェクシス株式会社の共同研究チームによるものです。

論文は米国化学会 (American Chemical Society, ACS) が刊行する計算化学分野のフラグシップジャーナルである「Journal of Chemical Information and Modeling」誌に掲載されました。また、論文表紙（Supplementary Cover）に選定されました。

プレスリリース

• • 構造が大きく異なる化合物ペアにFEP計算を適用する新規手法を開発 | Science Tokyo
    https://www.isct.ac.jp/ja/news/5y23r6loriqp
  • 構造が大きく異なる化合物ペアにFEP計算を適用する新規手法を開発 －結合自由エネルギー推定の適用範囲を拡大し、創薬を加速－ | アリヴェクシス株式会社
    https://alivexis.com/ja/press_release/%e6%a7%8b%e9%80%a0%e3%81%8c%e5%a4%a7%e3%81%8d%e3%81%8f%e7%95%b0%e3%81%aa%e3%82%8b%e5%8c%96%e5%90%88%e7%89%a9%e3%83%9a%e3%82%a2%e3%81%abfep%e8%a8%88%e7%ae%97%e3%82%92%e9%81%a9%e7%94%a8%e3%81%99/
  • PairMap: Revolutionizing Drug Discovery with Precise Energy Calculations | Science Tokyo
    https://www.isct.ac.jp/en/news/40ds7y9gevpl
  • Precise binding free energy calculations unlock new frontiers in drug design
    https://phys.org/news/2025-02-precise-free-energy-frontiers-drug.html

論文情報

Furui K, Shimizu T, Akiyama Y, Kimura SR, Terada Y, Ohue M.
PairMap: An Intermediate Insertion Approach for Improving the Accuracy of Relative Free Energy Perturbation Calculations for Distant Compound Transformations.
Journal of Chemical Information and Modeling, 65(2): 705–721, 2025. doi: 10.1021/acs.jcim.4c01634
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