青い空。筋状に浮かぶ雲。足元に果てしなく広がるグリッド。そしてひとつの巨大な分子。こうした「創薬用のヴァーチャル世界」で、科学者は初めて設計中の薬に接近し、リアルに操作できるようになった。

このヴァーチャル世界では、目の前の空間に浮かぶヴァーチャル分子を、ライトセーバーのような光のラインを発する2本の手を使ってつかむことができる。これにより科学者は、目的の構造に物理的に（正確には、メタ物理的に）可能な限り接近し、触れられるようになったのだ。

英国を本拠とする創薬会社のC4Xディスカヴァリー（C4XD）は、独自の仮想現実（VR）ツール「4Sight」を開発した。自社の化学者が複雑な分子を視覚化し、新たな薬剤のアイデアを得るのに役立てるためだ。

C4Xディスカヴァリーは、英製薬会社インディヴィオ（Indivior）などと提携しながら、がんや慢性依存症などを治療する新薬の開発を手がけている。

C4Xディスカヴァリーの生化学者は現在、パーキンソン病や認知症などの神経変性疾患や呼吸器疾患を治療する薬の開発に使用するため、VR技術を利用している。こうした薬剤を開発するにあたり、同社はこれまで極めて詳細な専有データベースを活用してきた。また、最近ではインディヴィオと提携を結び、依存症治療薬の開発を試みてきた。

このデータベースには、一つひとつの薬剤分子に関して、分子のとるさまざまな構造や、その構造をとる頻度といった非常に高レヴェルの情報が保存されている。だが同社の化学者は、6カ月ほど前から4Sightを使って新薬を開発するようになった。

創薬が「視覚的に」

C4Xディスカヴァリーの医薬品化学者であるソーステン・ノワクは、「VRを使い始めたのは、まさに革命的でした。というのも、突如として分子が自分の世界の一部になり、目の前の空間で分子を操作できるようになったからです。まるで2つのオレンジとリンゴを比較するような感じです」と語る。VRプラットフォームにより、創薬が「これまでにないほど視覚的になりました」とノワクは言う。

ノワクによれば、化学者には視覚を重んじる傾向がある。しかし、分子を詳細に視覚化できないことが、科学者的な想像力を要する研究の制約になっているという。ノワクらも以前はほかの科学者と同様に、プラスティック製の「玉と棒」の模型で薬剤の化学構造を表現していた。だが、こうした模型は静的なものだった。新技術を導入した現在では、すぐ目の前で分子を見られるだけでなく、なり得るさまざまな形状も確認できるようになった。

4Sightツールは、6カ月前に薬剤候補の比較に使われ始めた。それ以来、薬の設計に求められる視覚的な想像力を刺激する役割を果たしている。

「テレビを見ているときには、動きのすべてを見ることはできても、その一部になることは絶対にできません」とノワクは説明する。「（VRを使えば）分子がほとんど自分の世界の一部になります。つまり、自分が直接そこに参加しているかのようです。身の周りの環境を構成している物体と同じように、分子を操作できるのです」

VIDEO COURTESY OF C4X DISCOVERY

このVRツールは、C4Xディスカヴァリーのバイオ医薬品チームにとって、ますます重要なものになっている。同社はこの技術のおかげで、分子に関してさらに多くの情報を収集できるようになったのだ。こうした情報をVR上でモデル化することで、さらに活用する方針を決めた。分子の構造を二次元で見るよりも正確かつ精密に見られるこの技術によって、さらに優れた医薬品を開発できるようになることを同社は期待している。

「体内の錠」に合う鍵を見つける

分子は、形状を常に変化させている。創薬で探すべき分子は、できる限り頻繁に適切な形状をもつものだ。

「適切な形状」とは、標的となるタンパク質（例えば、渇望感をつかさどるオレキシン受容体）に結合して、関連する症状を治療できる可能性が高いと同時に、副作用が最も少ないのを意味する。分子は絶えず形状を変化させている。しかし分子によっては、ほかのものよりも適切な形状をとる頻度が高いものもある。それこそが、創薬で探し求められているものだ。

C4Xディスカヴァリーで最高科学責任者を務めるクレイグ・フォックスは、「錠と鍵」の比喩を使ってこれを説明している。「人間の体内には、ひとつの錠があります。これが、薬剤の標的となるタンパク質です。薬剤は通常、体内のひとつのタンパク質だけを標的にします」とフォックスは説明する。

研究チームは、このタンパク質に間違いなく結合する、最良の鍵を見つけようとする。このタンパク質にうまく結合して治療に使えるのがわかっている「既知の鍵」を見ながら、構造をマップ化するのだ。こうした「既知の鍵」は、極めて効果的とはいえないかもしれないが、それでも作用することに変わりはない。これがスタート地点になり、ここから磨きをかけていくのだ。

理想的な世界において最良の「鍵」となるかもしれないものは、こうした大雑把なモデルを何かを想像するために使用できる。つまり、より確実に病気を治療でき、かつ副作用が小さいような「鍵」だ。オレキシンの例でいえば、薬物を求める渇望は遮断するが、見つけ出したいのは「覚醒を妨げない薬剤」だえる。

開発に取り組む化学者は、オレキシン受容体と結合するが「そのほかの機能を妨げない特定の分子形状がある」と信じている。なお、こうした分子形状は、「コンフォーメーション（立体配座）」と呼ばれる。分子を構成する原子が化学結合を軸に回転し、微妙に異なる構造を形成するものだ。

IMAGE COURTESY OF C4X DISCOVERY

「分子の可聴化」にも取り組む

最も効果がある分子を特定するには、初期の反復実験から最終的な治験に至るまで、常に試行錯誤のプロセスだ。C4Xディスカヴァリーによれば、同社のVR技術と各分子やその形状に関する詳細な情報があれば、同社の関わる実験段階から臨床試験前までの創薬プロセスにおける誤差の範囲が小さくなるという。

4Sightツールの開発を率いたフィリップ・ムワンガは、Ninjar StudiosやPixelbomb Gamesでゲームデザインに携わった経歴をもつが、「人のためになる仕事をしたい」と、C4Xディスカヴァリーに入社した。ムワンガは科学者に役立つツールを開発するために、創薬の基礎となるややこしい科学の短期集中コースを受講しなければならなかった。

科学者は、完璧と期待される分子をどうにかモデル化すると「タンパク質のポケットのなか」に入ることができる。ポケットとはつまり、薬剤分子が結合する分子受容体のことだ。

このタンパク質はVRにおいて、複雑に配置された丸い小球として描写される（薬剤のひょろっとした細長い構造とは対照的だ）。この構造を、自分が実際に中に入れる大きさまで拡大し、分子を重ね合せてみることで、ぴったり合うものを見つけ出せるというわけだ。

4Sightを支えるチームは、「分子の可聴化（molecular sonification）」の開発にも取り組んでいる。分子をモデル化するプロセスに音を追加するこの処理は（ポンッという音やクリック音のような、手応えのある一連の音を想像してほしい）、創薬をさらにゲーム化するうえで役立つはずだ。

ムワンガによれば、マイクロソフトの「HoloLens（ホロレンズ）」はまだ十分に開発されたものであるとはいえないが、いずれはこのプロセスが拡張現実（AR）で理想的に行われるとしている。これが実現すれば、科学者が連携して新薬を考案できるようになるはずだ。