AIで薬や酵素をゼロから設計、関連特許1200件の分析で中国が急伸

アスタミューゼ株式会社は、AIを活用してタンパク質を設計する技術領域について、自社のイノベーションデータベースをもとに分析したレポートを公表した。同レポートでは、酵素や抗体、受容体、ペプチドなどを対象に、学習させる手法。2010年代のAIブームの原動力。">深層学習などを用いて目的の機能を持つ分子を計算機上で設計する「AI駆動型タンパク質設計」の特許動向や事例をまとめている。

タンパク質設計では、アミノ酸の配列の組み合わせが天文学的な数にのぼるため、有用な機能を持つ分子を見いだすことが極めて困難とされてきた。従来は変異導入と選抜を繰り返す指向性進化やファージディスプレイ法などの実験的手法が用いられてきたが、探索できる範囲が限られるほか、分子動力学シミュレーションの計算コストが高く、大規模な検証実験に多大な労力を要するという課題を抱えていた。

近年は、目的とする機能や構造の条件に応じて立体構造やアミノ酸配列の候補を計算機上で生成する技術が発展している。2024年のノーベル化学賞には、立体構造を高精度に予測する「AlphaFold2」の開発者らや、計算機によるタンパク質設計で成果をあげた研究者が選ばれた。また、計算機で設計されたナノ粒子を用いた新型コロナウイルスワクチン「SKYCovione」が韓国や英国で承認され、2023年に世界保健機関（WHO）の緊急使用リストに掲載されるなど、実用化の事例も出ている。

アスタミューゼが「デノボ（新規）設計」や「AI手法」などの要素を含む関連特許母集団1,224件を分析したところ、タンパク質言語モデルや「ProteinMPNN」「RFdiffusion」「AlphaFold」「ESMFold」といったキーワードの出現が近年に集中していることが確認された。国別の特許出願数では中国の伸びが著しく、ZHEJIANG UNIVERSITY OF TECHNOLOGYやJIANGNAN UNIVERSITYなどの大学を中心に、深層学習を用いた構造予測や酵素改変の出願が活発化している。実際に中国では、RFdiffusionを用いてヘルペスウイルス感染を阻害する人工ポリペプチドを設計した事例や、AlphaFold 3を活用して筋ジストロフィー治療を目指すタンパク質を設計した特許が公開されている。