World Fusion Co., Ltd.

タンパク質の構造解析が進み、PDBで公開される立体構造の数は増大しています。しかし、まだ構造未知の標的タンパク質が多いことも現実です。このQSARパッケージは、そういった多くの困難なケースにおいて利用されるLBDDにおいて、3次元QSAR手法、あるいは古典的QSARを用いて活性予測式を作成し、分子設計・創薬研究を行っている方に最適なパッケージです。

QSAR解析のデファクトスタンダード

　古典的QSARは、化合物構造の特徴を複数の記述子（数値）に置き換え、生物活性との相関関係を解析して、活性値と構造の特徴（疎水性、静電的因子、立体的因子）との関係を数学的モデルとして求める手法です。これに対し、TRIPOS社が開発した3次元QSAR CoMFA法は、活性化合物群の重ね合わせ状態から、その周囲の立体的・静電的な『場』と一連の化合物が示す生物活性との関連性で探る方法です。現在、QSAR解析のデファクトスタンダードとして利用されています。3次元QSARを行うことで「どの領域をどのように修飾すれば活性が向上するのか」を示すガイドラインを得ることができます。また修飾した化合物の活性予測が可能です。
　QSAR解析を実行する上で、特に骨格が違う化合物群では、それらの重ね合わせが結果を大きく左右します。QSAR解析で正しい知見を得るためには、活性配座同士を用い、各分子の空間的な特徴(ファーマコフォア:薬理作用団)の位置関係を考慮して分子群を重ね合わせるのが理想です。しかし、ほとんどの場合、活性化合物の「真の」活性配座を捉えることは困難であることから、化合物の取りうるコンフォメーションと分子の体積やファーマコフォアの距離関係などを同時に考慮する「分子重ね合わせ手法」が考案されました。今日では、考え方の異なる複数の手法を併用して、QSAR解析などで利用する「分子重ね合わせパターン探索」が用いられています。

QSAR計算をサポート多彩なモジュール群

　LBDD手法では、まず、活性化合物の構造を準備します。3次元構造がない場合には、3次元化を行い、電荷を計算し、配座を探索しながら、重ね合わせを行います。この状態でCoMFA法、CoMSIA法など３次元QSARを行います。

QSAR with CoMFA（３次元QSAR解析）

　CoMFAでは、活性化合物の周囲の立体的・静電的な『場』からQSAR解析を行います。CoMFA法で計算される活性予測式は、薬物分子に対して要求される性質を表すものとなり、三次元的に図示することができます。活性のより高い化合物を得るために「立体的、静電的にどのような性質の置換基を分子のどの部位に導入すればよいのか」というような薬物設計の指針を判りやすく図示します。また、デザインした化合物の活性予測を行うことができます。活性化合物周辺の『場』の計算で、Similarity Indexを用いるCoMSIA法も選択できます。

MOLCAD（分子表面描画）

　分子の表面を描き、また特性に応じた色分けが可能です。また活性化合物の共通体積や総和などを視覚的に解析して3次元データベースの検索条件として利用できます。これにより、定性的な考察が可能です。

GALAHAD/Surflex-Sim/ DISCOtech（重ね合わせ）

　分子重ね合わせの機能として、最新テクノロジーGALAHAD、Surflex-Simを搭載しています。GALAHADは重ね合わせを行う分子上のファーマコフォア同士の距離をビット列で表現して高速に重ね合わせパターン探索を行います。Surflex-Simは分子表面形状の類似性と分子形状から考えられる受容体側の「サイトポイント」を考慮して重ね合わせパターン探索を行います。Expartパッケージには、DISCOtechも搭載。分子群のファーマコフォアの距離関係だけを用いた共通性探索・分子重ね合わせパターン探索ができます。これらアプローチの異なる重ね合わせ手法を用いることで、タンパク質・レセプター構造未知の系について考察することができます。また、データベース検索と連携すれば、定性的な分析と新規分子探索を行うことが可能です。

Benchware 3D Explorer

　新規分子構造などをWindowsマシン上で確認する際に利用可能なソフトウェアです。分子のViewerとしての利用はもちろんのこと、単独で分子表面描画や簡単な解析、Webサーバを経由しての処理、QSAR計算結果の読み込みと閲覧ができます。

さらなる機能搭載した上位パッケージ

DISTILL（共通部分構造検出）

　分子構造の共通構造を検出して解析する機能です。入力した分子群に共通の部分構造、骨格構造を自動検出し、樹形図を作成して化合物の系統分類を行うことができます。ここで求められる最大共通部分構造（MCS）は、分子群の重ね合わせ、構造データベース検索などでシームレスに解析できます。

VolSurf（ADME解析）

　創薬研究で薬理活性の高い化合物が見つかっても、代謝や吸収性に問題があればその化合物は薬として利用しにくく、化合物選定のやり直し、研究コストのアップに直結します。このため、今日の創薬研究では、薬理活性の高い分子の設計と同時に、薬物の体内での動態を研究するツールが求められています。VolSurf は、分子周辺の親水性・疎水性領域の広がり、水素結合に優位な領域の大きさなどを計算してQSAR解析を行うツールです。特に膜透過性などの評価に威力を発揮します。また、Built-Inモデル式により、分子の立体構造を準備するだけで利用できる手軽さも併せ持っています。