研究には夢が必要

● 研究テーマ

• ❖有機化合物や生体高分子の計算科学的手法シミュレーション
• ❖生理活性化合物の計算科学的手法による探索
• ❖人工・天然有機化合物の構造データベースの構築と応用

● 分野

ケミカルバイオロジー, 創薬化学

● キーワード

ゲノム創薬、ケモインファマティクス、ドッキングシミュレーション、細胞生物学、再興感染症、抗癌剤

● 実施中の研究概要

生命情報を応用研究に結び付けるために様々な化学物質のデータベースを構築したり生理活性化合物を探索する研究を進めています。私たちのユニークな特徴は生体分子のシミュレーション計算を行うとともに、そのシミュレーションの結果を実際の実験で確かめる所までを１つの研究室で行っている点です。このような非営利の研究グループは国内のみならず国外を含めても珍しい存在です。私たちは生命が機能を発揮するために必要なタンパク質に結合しその働きを変化させる新しい化学物質をコンピュータによる計算によって探索し、実証実験までを行います。そのために最新の計算手法やバイオテクノロジーの実験手法を用いて日々研究を進めています。現在、私たちは主に以下の様な研究テーマを進めています。
（１）がん細胞に対して増殖抑制効果を発揮する新規化合物の探索。
（２）再興感染症である結核に対する新たな抗菌化合物の探索。
（３）院内感染等の原因となるブドウ球菌に対する新たな抗菌化合物の探索。
これまでに、これら疾患の治療に対して有効な抗生物質や抗癌剤となるような全く新しい生理活性化合物を、シミュレーション手法と生物実験の手法を融合させた新しい研究戦略で数多く同定しています。

階層的ドッキングシミュレーションによる生理活性化合物の探索手法

※クリックすると、大きい画像で見れます。

● 今後進めたい研究

私たちはこれまでに計算科学的手法を用いて数多くの新規生理活性化合物の同定に成功しています。今後は、これらの化合物をより精度の高いシミュレーション手法で計算機内で改変し、実際に有機合成の手法を用いてさらに強力な抗癌作用・抗菌作用を有する化合物につくり変えたいと考えています。

● 特徴ある実験機器、設備

培養細胞や微生物を観察する設備

培養細胞の無菌操作や生細胞を生きたままモニタリングする設備

● 過去の共同研究、受託研究、産業界への技術移転などの実績

公益社団法人　日本アロマ環境協会(AEAJ)「計算科学的手法を用いた精油化学成分からの抗菌化学物質の探索」2014~

● 業績

(1) Kobayashi, M; Kinjyo, T; Koseki, Y; Bourne, C; Barrow, W; Aoki, S: "Identification of novel potential antibiotics against Staphylococcus using structure-based drug screening targeting dihydrofolate reductase" J Chem Inf Model. in press. 2014
(2) Koseki Y, Aoki S. "Computational Medicinal Chemistry for Rational Drug Design: Identification of Novel Chemical Structures with Potential Anti-Tuberculosis Activity." , Curr Top Med Chem., 14, p176-188, 2014.
(3) Kinjo T, Koseki Y, Kobayashi M, Yamada A, Morita K, Yamaguchi K, Tsurusawa R, Gulten G, Komatsu H, Sakamoto H, Sacchettini JC, Kitamura M, Aoki S. "Identification of Compounds with Potential Antibacterial Activity against Mycobacterium through Structure-Based Drug Screening.", J Chem Inf Model. 53, p1200-1012, 2013.
(4) Koseki Y, Kinjo T, Kobayashi M, Aoki S. "Identification of novel antimycobacterial chemical agents through the in silico multi-conformational structure-based drug screening of a large-scale chemical library." Eur J Med Chem. 60, p333-339, 2013 .
(5) Koseki Y, Kinjo T, Kuroki M, Aoki S. "Aberrant structures of Parkinson’s disease-associated ubiquitin C-terminal hydrolase L1 predicted by molecular dynamics" , Chemical Physics Letters, 535, p163-168, 2012.
(6) Izumizono Y, Arevalo S, Koseki Y, Kuroki M, Aoki S.　Identification of novel potential antibiotics for tuberculosis by in silico structure-based drug screening.　Eur J Med Chem. 46:p1849-56. 2011.8
(7) Sasaki R, Aoki S, Yamato M, Uchiyama H, Wada K, Ogiuchi H, Okano T, Ando T.　PLGA artificial nerve conduits with dental pulp cells promote facial nerve regeneration.　J Tissue Eng Regen Med. 5, p823-830, 2011.
(8) Nishikawa K, Ayukawa K, Hara Y, Wada K, Aoki S　.Endothelin/endothelin-B receptor signals regulate ventricle-directed interkinetic nuclear migration of cerebral cortical neural progenitors.　Neurochem Int. 58:p261-72.2011.
(9) Mitsui T, Hirayama K, Aoki S, Nishikawa K, Uchida K, Matsumoto T, Kabuta T, Wada K. Identification of a novel chemical potentiator and inhibitors of UCH-L1 by in silico drug screening.. Neurochem Int. 56: p679-686, 2010.
(10) Sasaki R, Watanabe Y, Yamato M, Aoki S, Okano T, Ando T. Surgical anatomy of the swine face. Lab Anim. 44: p359-63. 2010.
(11) Sasaki R, Aoki S, Yamato M, Uchiyama H, Wada K, Ogiuchi H, Okano T, Ando T. A protocol for immunofluorescence staining of floating neurospheres. Neurosci Lett. 479: p126-7. 2010.
(12) Kimiwada T, Sakurai M, Ohashi H, Aoki S, Tominaga T, Wada K. Clock genes regulate neurogenic transcription factors, including NeuroD1, and the neuronal differentiation of adult neural stem/progenitor cells. Neurochem Int. 54: p227-285, 2009.
(13) Gamo K, Kiryu-Seo S, Konishi H, Aoki S, Matsushima K, Wada K, Kiyama H. G-protein-coupled receptor screen reveals a role for chemokine receptor CCR5 in suppressing microglial neurotoxicity. J Neurosci. 28: p11980-11988. 2008.
(14) Sasaki R, Aoki S, Yamato M, Uchiyama H, Wada K, Okano T, Ogiuchi H. Tubulation with dental pulp cells promotes facial nerve regeneration in rats. Tissue Eng Part A. 14: p1141-1147. 2008.
(15) Kabuta T, Furuta A, Aoki S, Furuta K, Wada K. Aberrant interaction between Parkinson disease-associated mutant UCH-L1 and the lysosomal receptor for chaperone-mediated autophagy. J Biol Chem. 283: p23731-23738. 2008.
(16) Sasaki R, Aoki S, Yamato M, Uchiyama H, Wada K, Okano T, Ogiuchi H. Neurosphere generation from dental pulp of adult rat incisor. Eur J Neurosci. 27: p538-548. 2008.
(17) Kabuta T, Setsuie R, Mitsui T, Kinugawa A, Sakurai M, Aoki S, Uchida K, Wada K. Aberrant molecular properties shared by familial Parkinson's disease-associated mutant UCH-L1 and carbonyl-modified UCH-L1. Hum Mol Genet. 17: p1482-1496. 2008.
(18) Hirayama K, Aoki S, Nishikawa K, Matsumoto T, Wada K. Identification of novel chemical inhibitors for ubiquitin C-terminal hydrolase-L3 by virtual screening. Bioorg. Med. Chem. 15:p6810-6818. 2007.

● 研究室ホームページ

• http://aokilab.boy.jp/