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バイオ医薬品創薬の台頭:低分子から配列へ

Phil McHale

Phil McHale

Certainty-Frankfurt-2025-Day-1-436Certara と Chemaxon は、2025年11月4日~5日にフランクフルトで2日間にわたる科学カンファレンスおよびユーザーグループミーティングを開催しました。本会議では、創薬が低分子中心からバイオロジクスを含む創薬、いわゆる新しいモダリティへと進化する中で生じる課題と機会に焦点を当てました。

バイオ医薬業界およびアカデミアの専門家が、バイオロジクス創薬におけるインフォマティクスのさまざまな側面について議論しました。また、Certara と Chemaxon は、新しいモダリティおよび低分子に対応するための製品戦略を示しました。

2日間にわたる発表を通じて、登壇者たちはいくつかの重要な結論で一致しました。

・低分子からバイオ医薬品およびハイブリッドモダリティへのシフトは不可逆的である。
・構造がより複雑になるにつれ、表現、登録、解析、設計といったインフォマティクス上の課題は増大している。
・AIや高度なプラットフォームは科学者に取って代わるものではなく、創造性や意思決定を強化するものである。
・標準化と相互運用性は進展に不可欠であり、コミュニティ主導の取り組みが将来を形づくる。

 なぜ大型分子バイオロジクスが創薬において重要なのか?

本会議は、創薬分野におけるより広範な変革をテーマに幕を開けました。Rob Aspbury(Certara)は、現在の治療エンティティが低分子、ペプチド、オリゴ、複雑なコンジュゲートにまで広がっている現状を示しました。また、AIおよび可視化をDesign–Make–Test–Analyseサイクルに統合する複数のツールについても説明しました。Certara と Chemaxon の戦略はこの現実を反映しており、D360 および Design Hub の強化計画も提示されました。

Adrian Stevens(Chemaxon)はこの傾向を強調し、バイオロジクスが研究開発費および売上の両面で低分子を上回りつつあると述べました。しかしながら、成長に伴い複雑性も増し、エンティティの新規性確認や登録といった基本プロセスに対する課題が生じています。Chemaxon は、基盤となるコアサイエンスの上に構築されたアプリケーション(描画、計算、標準化、検索)を通じて、新しい医薬品モダリティの連続体に対応する計画です。これにより、化合物の解析・設計、コンプライアンス、登録を実現します。

新しいモダリティにおける主要要件は「Draw – Depict – Register – Search」です。初期段階では、基本的なペプチドやアミノ酸モノマーを超え、ペプチドの描画・表現、中央モノマー辞書の作成、可視化への取り組みへと進みます。Compound Registration は1億件規模の化合物に対応し、最大200アミノ酸のペプチドおよび最大70塩基のRNA/DNAを扱うことができます。今後は配列対応、HELMサポート、カスタムモノマー、さらに将来的には複雑なモダリティへと拡張される予定です。同様に、バイオロジクスの設計および物性計算は、D360の開発およびDMTAサイクルへの統合における重点領域となっています。

ロードマップとビジョン:創薬機能の融合

2日目は、モダリティに依存しない創薬を支援するための Certara の戦略およびプラットフォーム進化に焦点が当てられました。

モデル情報に基づく創薬およびバイオシミュレーション

Rob Aspbury(Certara)は、モデル情報に基づく創薬(MIDD)を可能にし、コストおよび開発期間を大幅に削減する Certara のモデリングおよびバイオシミュレーションツールを紹介しました。Simcyp は生理学的薬物動態(PBPK)モデリング(薬物に対して身体がどのように作用するか)を提供し、Certara IQ は定量的システム薬理学(QSP)モデリングを提供します。Simcyp は添付文書上の主張を裏付け、薬物間相互作用(DDI)を予測する目的で広く活用されています。また、Certara IQ はより適切な初回ヒト投与量の予測に成功しています。Rob は、Certara の MIDD プラットフォームにおけるデータ統合および予測解析が創薬開発全体に確実性をもたらす仕組みを説明し、初期実現可能性評価における事例を紹介しました。最後に、ソフトウェアアプリケーション、データエンジン、予測解析ツール、独自データセットを基盤として支える新しいデータプラットフォームについて述べました。この基盤により、MIDD をさらに強化し、開発中止率を低減し、分断されたワークフローを統合することを目指しています。

初期創薬戦略の整合

David Lowis(Certara)および Adrian Stevens(Chemaxon)は、モダリティ横断的なサポートの強化、一貫性のある物質表現、Certara の予測技術へのより緊密なアクセス、さらに統一された化学モデルを備えた単一のWebベース設計・解析アプリケーションへの統合計画を説明しました。短期的には、新しい Marvin 描画パッケージが Design Hub(DH)および D360 に導入される予定です。DH は D360 とのデータ同期を改善します。D360 には、抗体および ADC(Antibody Drug Conjugate)の取扱い、ペプチド設計、動的データシリーズ、ならびにセカンダリーインテリジェンスの統合が追加されます。

 データ品質のゲートウェイとしての Compound Registration 

Roland Knispel(Chemaxon)は、Compound Registration アプリケーションの最新情報を共有しました。約1億化合物規模において大幅な性能向上(バルク登録で20~50倍、ダウンストリーム利用可能性で5倍、検索で2~4倍)を実現したほか、セカンダリーID、バルク更新、完全削除(CROユースケース向け)、グループ登録、クエリリコールといった新機能が追加されました。New Marvin は2026年第1四半期より構造エディタとして採用されます。バイオロジクス分野では、初期段階として最大200アミノ酸の天然および化学修飾ペプチド、モノマーライブラリ管理、キャンバス上でのHELM編集サポート、ペプチド処理、2Dクリーン機能に重点が置かれます。その後、BILNおよび核酸の取扱いへと拡張され、長期的には複雑なコンジュゲートの登録が目標となります。

標準的手法としての Early Feasibility Assessment(EFA)

Piet van der Graaf(Certara)は、本カンファレンスの最後に EFA の価値について講演を行いました。本発表は、Rob Aspbury のオープニング講演を締めくくるにふさわしい内容でした。QSP は機序に基づくバイオシミュレーションを提供し、再利用可能なプラットフォームモデルを活用するとともに、バーチャル患者を作成することが可能です。QSP は規制当局での採用が拡大しており、動物実験削減を目的とする New Approach Methods を支援します。前臨床段階のバイオシミュレーションは、臨床成功率を3倍に高める可能性があります。Piet は、融合タンパク質、PROTAC、ADC、二重特異性モノクローナル抗体(bispecific mAbs)に関する事例を通じて、EFA の有効な活用を示しました。最後に、すべての創薬プログラムにおいて EFA を活用するよう促し、Certara が検証済み EFA/QSP プラットフォームモデルの最大規模のライブラリを保有していることを強調しました。

バイオロジクス創薬と科学的進展

マクロサイクルから共有結合型ワーヘッドへ

科学講演では、従来の低分子を超える領域へ移行する際に、設計ルールがどのように変化するかが検討されました。

 マクロサイクリックペプチド(MCPs) 

 John G. Cumming(Roche)は、MCPs がブリッジモダリティとして、これまで「創薬不可能」とされてきた細胞内タンパク質間相互作用(PPI)などの標的に到達する新たな手段を提供することを詳述しました。MCP のリード最適化は困難であり、従来の低分子設計および SAR ツールではその相対的な複雑性に対応できません。そのため、芳香族側鎖と脂肪族側鎖の比較、N-アルキル化の総数、リポフィリシティ、極性表面積(PSA)などの特徴を可視化・解析するための新たなアプローチが求められます。

PROTAC の物理化学的最適化

Filip Miljković(AstraZeneca)は、ChromLogD(RP-HPLC)および EPSA(SFC)アッセイを適用し、フィンガープリントおよび 1D/2D ディスクリプターを用いたランダムフォレストモデルを構築しました。PROTAC を用いた研究では、(a)EPSA モデルが予測性および移転可能性を有し、低分子ワーヘッドから完全体 PROTAC へ適用でき、より優れた経口バイオアベイラビリティを持つ化合物の優先順位付けに活用可能であること、ならびに(b)PROTAC 合成判断に活用するための最適な Shake Flask LogD、ChromLogD、EPSA 値およびバイオアベイラビリティに関連する Ro5 ディスクリプターが示されました。

標的共有結合阻害剤(TCIs)

Matthias Gehringer(University of Tübingen)は、進化するワーヘッドについて概観しました。システイン向けアクリルアミドを超えて、ヘテロアリールアクセプター、SnAr、ジハロアセトアミド、スルファメートアセトアミドなどが挙げられます。システイン以外の標的アミノ酸としてはリジンおよびチロシンがあり、フルオロスルフェートやスルホニルフルオリドを用いた SuFEx[Sulfur(VI)-Fluoride Exchange]化学により標的化が可能です。アスパラギン酸およびグルタミン酸も、信頼性のある結果をもって標的化されています。Matthias は、リガンド化可能なシステインの範囲をアクリルアミド以外にも拡張する必要性、および多数の新規ワーヘッドにおける代謝変換についてより広範な理解を深める重要性を強調しました。

 標準化と構造表現 

構造がより複雑になるにつれて、共有標準は曖昧さのない表現、保存、そして相互運用性を可能にします。

複雑なポリマーおよびコンジュゲートのためのHELM

HELM 1はモノマー、鎖、結合ルールによってポリマーを表現し、HELM 2はADCなどに不可欠な曖昧性処理機能を追加しました。脂質や糖鎖の扱いには未解決の課題があり、IUPACが対応を進めています。HELMは25の関連組織の協力によって策定された標準です。

大規模ペプチド研究のためのBILN

Thomas Fox(Boehringer Ingelheim)は、ペプチド向けに設計された可読性が高く拡張可能な表記法BILN(BI Line Notation)を紹介しました。BILNはPython/RDKitライブラリと連携しており、ラボ研究者とのコミュニケーションを円滑にするハブとして機能します。また、ELN、登録システム、ペプチド合成ロボットとのインターフェース、データ管理、ペプチド設計を支援します。

相互運用性と説明可能性

Farah Egby(Pistoia Alliance)は、装置データ、メタデータ、プロセス/ワークフローデータ、文脈、理由、意思決定といった情報は、異種で機械可読でない形式に分散しているため、未活用データとなっていると指摘しました。標準はアクセス可能かつ保守可能であるべきであり、インフラはドメインオントロジーから切り離される必要があります。重要なのは、情報科学のアウトプットが不透明な「ブラックボックス」から生じたかのように見えるのではなく、説明可能であることです。そうすることで、科学者は主体性を保ち、意思決定を信頼できるようになります。

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次世代プラットフォームとAI

次世代プラットフォームは、モダリティ非依存で、ユーザー中心設計かつAI対応であるべきです。

現代的創薬プラットフォームの設計原則

BenevolentAIおよびHealXでの経験を踏まえ、Nathan Brown(独立コンサルタント)は、主要なプラットフォーム設計原則として、柔軟なデータモデル、ユーザー中心のインターフェース、科学者のワークフローへのAI統合、そして化学・生物学・インフォマティクス間のリアルタイム連携を提示しました。これらのプラットフォームは、必要なタイミングでのアクセスを民主化し、仮説を迅速に洗練することで、「悪いアイデアに対する優れた作業をより早く止める」ことを可能にすべきです。

自動化ファーマコフォアファミリーによるDELデータ活用

Miklós Fehér(XChem)は、DEL(DNAエンコードライブラリ)スクリーニング由来の新規ファーマコフォア構造を生成・検証する自動化アプローチを紹介しました。これはSAR解析、バーチャルスクリーニング、QSARや機械学習モデル開発に活用されます。スクリーニング済みライブラリからポジティブSARを特定し、Thompson samplingを用いてネガティブSARを捉え、データをファミリー単位に集約します。Miklósは一連のケーススタディによりこの新規アプローチの有効性を示し、DEL由来ファーマコフォアが高い選択性とエンリッチメントを示し、従来の類似性検索では見逃される化合物を特定できることを確認しました。

DMTAループ全体にわたるAI活用

Gian Marco Ghiandoni(AstraZeneca)は、Predictive Insight Platform(PIP)を紹介しました。PIPは2021年6月時点で50モデルから開始し、現在では400超のモデルを備え、低分子および新規モダリティの物性予測のために月間約5億構造を処理しています。PIPはD360とシームレスに連携しており、予測結果や履歴を解析環境内で直接参照できます。これにより、追跡可能かつバージョン管理されたインサイトに基づき、de novo設計からリード最適化までを可能にします。

カスタマーサクセスとベストプラクティス:モダリティ対応型ディスカバリーの実装

ユーザー事例では、複数モダリティにまたがる運用における実践的な成果(および課題)が紹介されました。

AstraZenecaにおけるディスカバリー解析

William McCoull(AstraZeneca)は、D360における動的可視化、プラグイン機能、スクリーニングプラットフォームとのデータ連携について説明しました。新規モダリティに関連して進展と課題が議論され、物質タイプ、構造クラス、モダリティといった記述子でさえ慎重な定義が必要であると述べられました。現在、D360ではHELM 2D配列を解析可能とすることで、ペプチド設計への対応が進められています。ADCはより複雑であり、複数構成要素を持つため、登録および一意性チェックが困難になっています。

登録およびコラボレーションの近代化

Xin Zhang(Cellarity)は、データクレンジング、語彙の標準化、重複チェックの修正、堅牢な化合物登録の実装といった近代化の取り組みを詳述しました。登録関連の改善に加え、チームは現在、SARの可視化、CROとの協働、設計アイデアの追跡、予測機能の活用を行っています。さらにXinは、信頼性の低い重複チェック、ベンダー由来のSDfile問題、非標準語彙、CROとのコミュニケーション課題が、データクレンジングおよびChemaxon Compound Registrationの導入によって解決可能であると強調しました。今後のステップには、Design Hubへのアッセイデータ統合、生成化学AIの導入、さらなるプラグイン対応の追加が含まれます。

NBE/ADCポータルと配列対応クエリ

Sameh Eid(Merck)は、Merckが新規生物学的分子(NBE)、ADC、バイオアッセイデータに関わる複数データストリームの統合という課題にどのように対応し、D360を活用したNBE DataおよびADCポータルでエンティティ定義と生物学的結果を提示しているかを説明しました。別個のD360 ADCポータルでは、分子の複雑性、系譜要件、コンジュゲート分子に対する低分子アッセイおよび全分子や抗体に対するMBEアッセイの取り扱いといった特有のニーズに対応しています。

遺伝子治療のためのrAAVインフォマティクス

Shijun Yu(Roche)は、D360が中核を担う形で、インテリジェンス、解析、設計のためのデータ基盤を提供するRoche Informaticsのソリューションを概説しました。これにより、rAAV分子のアッセイ結果レビューの効率化、プロジェクト横断学習の促進、製造性および開発適性に関する知見の強化、部門横断でのバッチ品質および製造rAAVバッチの概要提供、さらに試験済みAAV変異体における特定細胞応答と重要品質属性との相関に関する洞察が得られています。今後は、カプシドおよびペイロード設計における高度なダッシュボードおよびML/AIモデルの導入が予定されています。

スケールでのコンプライアンス対応

Ákos Papp(Chemaxon)およびMichael Hofmann(Merck)は、ChemaxonのCompliance Checker(CC)およびcHemTSがMerckの化合物管理システムにどのように統合されているかを示しました。CCは化学構造を法規制に照らしてスクリーニングし、設計・合成、保管、出荷の各段階で規制物質を特定します。 これを補完するcHemTSは、構造ベースで柔軟に機能するツールであり、国際輸送におけるHSコード(Harmonized Tariff System)を付与し、物質を国際貿易向けに分類します。ダルムシュタットのMerckは年間1,100件超の化合物出荷を30か国超へ行っており、法規および通関コンプライアンスは極めて重要です。

総括

本カンファレンスは、創薬の次世代がいくつかの重要分野において前進していくことを強調しました。具体的には、配列およびコンジュゲートの構造表現の標準化、設計ワークフロー内で説明可能かつアクセス可能なAI予測の実装、登録を下流解析と連動した品質ゲートとして位置付けること、そして高コストな合成やin vivo試験の前にリスク低減を図るための早期バイオシミュレーション導入が含まれます。

 目標は科学者を置き換えることではなく、相互運用可能な標準、透明性のあるAI、そして低分子と新規モダリティの双方を同等の信頼性で設計・登録・解析できる統合プラットフォームによって、科学者の能力を増幅することです。 

 

Phil McHale
執筆者:Phil McHale
フィル・マケイルは、製薬業界でのユーザーとして、またソフトウェアやコンテンツ企業での開発者として、研究開発向けケモインフォマティクスシステムに45年以上携わった経験を持っています。 彼の経歴には、ロンドンの化学会での編集業務、ウェルカム社での化学情報サービスの管理、そしてパーガモン・インフォラインでのオンラインプロジェクトマネージャーとしての勤務が含まれます。1988年にカリフォルニアのMDLに入社し、MDLのコンテンツ、アプリケーション、技術製品のプロダクトマネジメントを統括しました。1994年にダーウェント・インフォメーションへ移り、1996年に再びMDLに復帰し、2007年にMDLがSymyxに買収されるまでプロダクトマーケティングマネジメントの上級職を務めました。その後、ケンブリッジソフト社(後にパーキンエルマーに買収)に移り、ChemDrawを含む化学インフォマティクス製品のプロダクトマネージャーを務めました。2015年にパーキンエルマーを退職し、現在はコンサルティングとコンテンツ制作サービスを提供しています。 Philはオックスフォード大学で化学の修士号(M.A.)および博士号(D. Phil)を取得しています。米国化学会と英国王立化学会の会員であり、さらにChemical Association Trustの理事も務めています

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