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青い空、雲の筋、果てしなく広がるグリッド、そして巨大な分子。創薬仮想世界において、科学者は初めて、設計中の薬剤を間近で観察することができる。目の前に浮かぶ仮想分子を掴み、ライトセーバーを操る鉤爪のような両手で操作することで、化学者は（メタ）物理的に可能な限り、目的の構造に近づくことができる。
創薬企業C4X Discovery（C4XD）は、化学者が複雑な分子の構造を視覚化し、新薬を開発するのを支援する独自のVRツール「4Sight」を開発しました。C4XDは、がんや慢性依存症などの疾患に対する新薬の開発に取り組んでおり、例えば製薬会社Indiviorと提携しています。
C4XDの生化学者は現在、バーチャルリアリティ技術を用いて、呼吸器疾患やパーキンソン病、認知症などの神経変性疾患の治療薬を開発しています。同社はこれまで、非常に詳細な独自のデータベースを業務に活用しており、Invidior社と提携して依存症治療薬の開発に着手しました。このデータベースには、各薬物分子、その様々な形態、そして服用頻度に関する非常に詳細な情報が記録されています。しかし、ここ6ヶ月間、同社の化学者たちは4Sightを用いて新薬開発を進めてきました。
「VRを使い始めたことは大きな変革でした。突然、分子が自分の世界の一部となり、目の前の空間で操作できるようになったのです。まるでオレンジ2個とリンゴ2個を比べるように」と、C4XDの医薬品化学者であるトーステン・ノワック氏は語る。VRプラットフォームによって、創薬は「これまで以上に視覚的なものになった」のだ。
ノワック氏によると、化学者は視覚重視の傾向があるものの、分子を詳細に視覚化できないため、科学者としての想像力豊かな仕事は限られているという。かつては他の科学者と同様に、薬を表現するためにプラスチックの「ボールと棒」模型を使用していた。しかし、これらは静的なものであり、今では新しい技術によって、分子を目の前にして、それがどのような形状を取り得るかを見ることができる。6ヶ月前に4Sightを使い始め、潜在的な薬物分子を比較して以来、4Sightは薬の設計に必要な視覚的想像力を刺激するものとして機能している。
「テレビを見ていると、動きはすべて見えますが、実際にその一部になることはできません」とノワック氏は言います。「VRを使うと、分子はまるで自分の世界の一部になります。まるで自分が直接参加しているかのようです。まるで環境の一部である物体のように、分子を操作できるのです。」
この技術は、同社のバイオメディカルチームにとってますます重要になっています。分子に関する追加情報を保存することで得られた成果に勇気づけられ、彼らはVRでモデル化することで、この情報をさらに活用しようと決意しました。科学者が2次元よりも正確かつ精密に分子の構造を観察できるようにすることで、同社はより優れた医薬品の開発につながることを期待しています。
鍵と鍵穴
分子は常に形を変えています。創薬においては、できるだけ適切な形をとる分子を探します。「適切な形」とは、対象となるタンパク質（例えば、渇望を司るオレキシン受容体）に結合して関連する問題を治療する可能性が高く、副作用が最も少ないことを意味します。分子は常に形を変えますが、中には他の分子よりも頻繁に適切な形をとる分子もあります。そして、まさにこの分子を見つけ出そうとしているのです。
C4XDの最高科学責任者であるクレイグ・フォックス氏は、「鍵と鍵穴」の比喩を用いてこの概念を概説する。「体内には鍵があり、それが薬の標的となるタンパク質です。薬は通常、体内の1つのタンパク質を標的とします」と彼は言う。つまり、そのタンパク質に結合するための最適な鍵を見つけようとするのです。そのタンパク質の構造をマッピングし、そのタンパク質にうまく結合して治療する「既知の鍵」を探します。これらの既知の鍵は、必ずしも完璧に機能するとは限りませんが、相互作用はします。これが出発点であり、そこから改良を重ねていくのです。
これらの不正確なモデルを用いることで、理想的な世界において、より正確に病気を治療し、副作用の少ない最良の「鍵」となるものを想像することができます。オレキシンの場合、渇望を抑制しつつ覚醒を阻害しない薬が求められます。化学者たちは、分子の特定の構造（「コンフォメーション」と呼ばれる、分子内の原子が化学結合の周りを回転して微妙に新しい構造を形成する構造）が、受容体に結合しつつ他の機能を阻害しないという、この目的を達成できると信じて研究を進めています。
どの分子が最も効果的かを見つけるには、初期の反復から最終的な薬物試験に至るまで、常に試行錯誤のプロセスが存在します。C4XD社は、自社のVR技術と、各分子とその形状に関するより詳細な情報により、創薬プロセス、つまりヒトでの試験前の実験段階における誤差を低減できると述べています。
4Sight ツールの主任開発者である Philip Muwanga 氏は、Ninjar Studios と Pixelbomb Games でゲーム デザインの経歴を持ち、人々を助ける仕事に転職したいと考えていましたが、C4XD の科学者にとって役立つものを作るために、創薬の根底にある複雑な科学の集中講座を受ける必要がありました。
理想の分子をモデリングした後、科学者たちは「タンパク質ポケット」、つまり薬物分子が結合する分子受容体の内部へと入り込むことができます。VRでは、このタンパク質は、薬物のより細長い構造とは対照的に、丸い球状の複雑な配列として表現されます。化学者は実際にその内部に身を置くことができるほど拡大表示することができ、分子をその構造にマッピングして、適切な適合性を探ります。
4Sightの開発チームはまた、「分子音響化」の開発にも取り組んでおり、分子モデリングのプロセスに音（心地よいポンポンという音とクリックという音の連続を想像してみてください）を追加することで、創薬のゲーミフィケーションをさらに促進します。ムワンガ氏によると、Microsoft Hololensはまだ十分に開発されていませんが、最終的にはこのプロセスがARで実行され、科学者が協力して新薬を開発できるようになるのが理想的です。
この記事はWIRED UKで最初に公開されました。
