米研究機関ら、病気の原因となるタンパク質の異常をAIで予測する計画を発表

米国の高等研究計画局（ARPA-H）の主導のもと、アルツハイマー病やALSといった神経変性疾患の発症前にタンパク質の異常な変化を予測する人工知能（AI）の開発に向け、最大2,860万ドルの資金を提供する共同研究プロジェクト「NATIVE-ID」が始動した。ストワーズ医学研究所のランダル・ハルフマン研究員のラボが中核メンバーとして選ばれ、2年間で約410万ドルの助成を受けて大規模な実験データを生成する。

神経変性疾患では、タンパク質が変形して凝集し、細胞を傷つけることが知られている。しかし、目に見える変化が生じた段階では、すでに損傷が進行していることが多い。さらに、全タンパク質の約3分の1は固定した構造を持たない「天然変性タンパク質（IDP）」であり、多様に形状を変化させて有害な凝集を引き起こす。現在のAIは安定したタンパク質構造の予測には成果を上げているものの、これらIDPの挙動を捉えることは困難とされていた。

ハルフマン研究員らのチームは、2018年に開発した生細胞内の自己集合を測定する技術「DAmFRET」を用い、酵母細胞を用いて5万種類のタンパク質を測定する。100万以上のサンプルから100億回を超える測定データを取得し、学習させる手法。2010年代のAIブームの原動力。">深層学習モデルの学習に不可欠な大規模データセットを提供する計画だ。

プロジェクトはカリフォルニア大学バークレー校の革新的ゲノミクス研究所（IGI）が率い、ブラウン大学、エモリー大学、ジョンズ・ホプキンス大学などが参画する。初期段階ではALSと生物学的特徴を共有する前頭側頭葉変性症（FTLD）に焦点を当て、将来的には他のタンパク質異常疾患への応用を目指す。ARPA-Hのプログラムは24カ月ごとの2フェーズで構成されており、第1フェーズで基盤データセットとモデルの構築を、第2フェーズで治療法や早期検出の検証を進める予定である。