分子接着剤の可視化

人体のすべての細胞にはタンパク質が詰まっています。これらの大きな分子は浮遊し、ぶつかり合って、生命現象を引き起こします。燃料をエネルギーに変えたり、ゴミを処分したりします。そして遺伝コードを読み取り、細胞の分裂を誘導します。

いくつかの細胞の中では、自然発生した「分子接着剤」がタンパク質の間を浮遊しています。巧妙な仲人のように、これらの小さな分子がタンパク質同士を結合させることによって、その細胞の運命を変えてしまうかも知れません。

ノバルティスバイオメディカル研究所（NIBR）のドラッグハンターは、これらの小さな仲人が疾患の経過を変化させる可能性を秘めていると考えています。私たちは、分子接着剤を発見するために体系的にアプローチし、病気を引き起こす生態を変えようとしています。分子接着剤は従来の低分子薬とは異なる働きをするため、がんなどの難病治療の新しい方法の発見に役立つ可能性があります。

「まさに新しいタイプの医薬品の代表なのです。」と、疾患に変化をもたらす分子接着剤の発見に取り組んでいるノバルティスの生物学者、ジョナサン・ソロモン（Jonathan Solomon）は述べています。

自然界の仲人

分子接着剤は植物で発見されました。これは、共焦点レーザー走査顕微鏡で見たシロイヌナズナです。 画像著作権：ハイティ・ペフ（Heiti Pave）

分子接着剤は自然界で作り出されました。最初は、この顕微鏡写真に見られるシロイヌナズナのような植物で発見されました。植物に含まれる低分子ホルモンの中には、タンパク質を結合させる働きを持つものがあります。また、植物が自らを守るために作り出す抗生物質の中にも、タンパク質を結合させる働きがあります。

「これは、自然界でよく見られる作用であると思われます。しかし、低分子が二つのタンパク質を結合させて病気の生態に影響を与えるという概念は、これまでの創薬においてほとんど持ち合わせていませんでした」と、分子接着剤の発見に取り組んでいるノバルティスの化学者、ロハン・ベックウィズ（Rohan Beckwith）はそのように述べています。

分子接着剤はどのように機能するのか

分子接着剤はタンパク質同士を結合させます。 動画：マーク・マザイティス（Mark Mazaitis）、修正：フィデリス・オンウブエケ（Fidelis Onwubueke）

細胞の中では、タンパク質は常に互いにぶつかり合っています。多くの細胞活動は、タンパク質同士の相互作用の結果として起こっています。分子接着剤は、タンパク質を自身に、もしくは別のタンパク質にくっつける仲人役を果たしています。

医薬品としての分子接着剤の凄い所は、通常は相互作用しないタンパク質同士を結合させることです。ほとんどの生物活性はタンパク質間の相互作用によって引き起こされるため、分子接着剤により疾患と闘う生物学への新たな扉が開かれます。

たとえば、分子接着剤を使って疾患を引き起こすタンパク質に「ゴミ」というタグを付けることで、細胞がそのタンパク質を排除するよう誘導することができます。また、疾患に関連するタンパク質を分子接着剤自身に結合させて機能を停止させ、疾患に関連するプロセスを遮断させる可能性も考えられます。

新しい治療法

従来の低分子治療薬では治療し得ない疾患がまだ沢山あるため、新しい治療法が必要とされています。低分子を使用してタンパク質間の相互作用を遮断することが最近の一般的なアプローチでした。このアプローチは効果的でしたが、研究者は、このアプローチはある特性を持つタンパク質にしか有効ではないことを学びました。

疾患に関与するタンパク質の多くは、このような特性を有していないことが分かっています。分子接着剤は、タンパク質を結合させることにより、タンパク質間に新たな相互作用を引き起こし、その疾患の生態を変えてしまうという新たな治療の選択肢を提供します。