蚊よけ剤の効果向上に関する研究(Enhancing mosquito repellent effectiveness)

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2025-03-05 カリフォルニア大学リバーサイド校 (UCR)

カリフォルニア大学リバーサイド校のアナンダサンカル・レイ教授とその研究チームは、機械学習とケムインフォマティクスを組み合わせて、新たな蚊忌避剤を予測する手法を開発しました。 このアプローチにより、自然由来の物質から効果的で香りの良い忌避化合物を特定し、既存の忌避剤よりも持続性が高く、12~24時間以上の保護効果を持つものを見出しました。さらに、ピレスロイド系殺虫剤の類似体を特定し、既存のアレトリンよりも最大100倍効果的なものを発見しました。これらの化合物は、ピレスロイド耐性を持つ蚊にも有効であり、ベッドネットや衣類への応用が期待されています。この研究は、持続可能で安全な蚊の制御ソリューションを提供し、マラリアやデング熱などの蚊媒介性疾患の拡散を抑制する可能性があります。

<関連情報>

ヒトと昆虫の嗅覚の機械学習ベースのモデリング 何百万もの化合物をスクリーニングし、心地よい香りの虫除けを同定する Machine Learning Based Modelling of Human and Insect Olfaction Screens Millions of compounds to Identify Pleasant Smelling Insect Repellents

Joel Kowalewski,Sean M. Boyle,Ryan Arvidson,Jadrian Ejercito,Anandasankar Ray

eLife  Published:March 14, 2024

DOI:https://doi.org/10.7554/eLife.95532.1

蚊よけ剤の効果向上に関する研究(Enhancing mosquito repellent effectiveness)

Abstract

The rational discovery of behaviorally active odorants is impeded by a lack of understanding on how the olfactory system generates percept or valence for a volatile chemical. In previous studies we showed that chemical informatics could be used to model prediction of ligands for a large repertoire of odorant receptors in Drosophila (Boyle et al., 2013). However, it remained difficult to predict behavioral valence of volatiles since the activities of a large ensembles of odor receptors encode odor information, and little is known of the complex information processing circuitry. This is a systems-level challenge well-suited for Machine-learning approaches which we have used to model olfaction in two organisms with completely unrelated olfactory receptor proteins: humans (∼400 GPCRs) and insects (∼100 ion-channels). We use chemical structure-based Machine Learning models for prediction of valence in insects and for 146 human odor characters. Using these predictive models, we evaluate a vast chemical space of >10 million compounds in silico. Validations of human and insect behaviors yield very high success rates. The discovery of desirable fragrances for humans that are highly repulsive to insects offers a powerful integrated approach to discover new insect repellents.

有機化学・薬学
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