FBSコロキウム 417回1分子生物学研究室

ハイスループット細胞内1分子イメージング−薬剤スクリーニングへの応用とAI-ロボットによる拡張−

細胞で個々の分子を蛍光観察する1分子イメージングを、本研究室で開発した自動化システムによってハイスループット化し、薬剤スクリーニングに応用した。癌治療の分子標的でもある上皮成長因子受容体（EGFR）を対象に、分子の運動性や会合体形成の変化を指標とし、既存薬ライブラリを用いて検証した。その結果、抗癌剤として承認されているEGFRのキナーゼ阻害剤が想定通り選択されたほか、従来法では検出不可能な作用機序の異なる化合物も取得できることも示された。このスクリーニング指標の背後にあるEGFRの分子プロセスを同定するため、構造を欠損させた変異体や薬剤耐性を持つ変異体について大規模計測を行った。機械学習を用いた手法によって分子の時空間ダイナミクスを解析することで、EGFRの機能やシグナル伝達に分子構造や細胞膜環境がどのように関与しているか、明らかになってきた。これらの知見を踏まえ、非小細胞肺癌に見られるEGFR癌変異体についても薬剤スクリーニングを進めているが、より規模の大きいライブラリの利用など今後の展開を考慮すると更なるハイスループット化が必須となる。そこで現在実施している、AIやロボティクスの導入により細胞培養などイメージング以外の工程の自動化を図る取り組みについても紹介する。