分子シミュレーションによる新規RNAアプタマー設計の基盤技術の構築

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RNAアプタマーは抗体に代わる次世代技術として、医薬品分野や診断薬分野などで注目されている。本研究は、申請者が蓄積してきたアプタマーに対する研究成果をもとに、RNAアプタマーが標的タンパク質をどのように認識し結合するのか、その分子認識メカニズムを計算化学手法により明らかにする。そして、アプタマー設計にはじめて計算化学という手法を取り入れ、論理的な観点から新しいRNAアプタマーを設計する基盤技術の構築を目指すものである。当該年度では、抗体のFc領域に対して結合するRNAアプタマーに対して、これまでの研究を通じて蓄積した知見に基づき、新たな配列や化学修飾を有する新規RNAアプタマーをいくつか論理的に予測することができた。予測した新規RNAアプタマーに対しては、分子動力学(MD)計算を行い、その立体構造の解析を行った。RNAアプタマーに対する立体構造の解析では、まず、RNAアプタマーの構造に特有な局所的な構造変化を解析した。さらに、RNAアプタマー構造の揺らぎを視覚的に評価する解析技術や、標的分子との結合状態を評価する解析技術を確立した。またMD計算のトラジェクトリ―から、RNAアプタマーの構造をサンプリングし、フラグメント分子軌道(FMO)計算を用いて、RNAアプタマーと抗体との分子間相互作用の解析を行った。これらの解析を通じて、RNAアプタマーの配列の違いやRNAアプタマーに対する化学修飾が、RNAアプタマーの立体構造やその標的分子である抗体との相互作用に与える影響を解析した。またin vitro実験では、論理的に予測した新たな配列や化学修飾を有するRNAアプタマーを実際に化学合成し、バイオレイヤー干渉法（BLI）法および表面プラズモン共鳴（SPR）法を用いて、RNAアプタマーとその標的分子である抗体との分子間相互作用を解析した。