BindCraft:タンパク質設計を革新するオープンプラットフォーム(An open-source AI platform to democratize protein design)

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2025-08-29 スイス連邦工科大学ローザンヌ校(EPFL)

EPFL(スイス連邦工科大学ローザンヌ校)の研究チームは、AIを活用したオープンソースのタンパク質設計プラットフォーム「BindCraft」を開発した。従来、標的タンパク質に結合するバインダーの設計には膨大な候補分子のスクリーニングが必要で、高度な専門知識と計算資源が求められていた。BindCraftはDeepMindのAlphaFold2の構造予測技術を基盤に、目的構造から逆算的に配列を生成する方式を採用。AAVやCRISPR-Cas9など12種類の標的で設計されたバインダーは平均46%の成功率で結合し、効率性と実用性を示した。Nature誌に掲載された本研究は、学術界のみならず産業界にも応用が広がりつつあり、ペプチドなど他分子への展開も進行中である。AIとオープンソース化により、これまで限られた研究者に属していたタンパク質デザインを広く利用可能にする可能性が示された。

<関連情報>

BindCraftを用いた機能性タンパク質バインダーの一発設計 One-shot design of functional protein binders with BindCraft

Martin Pacesa,Lennart Nickel,Christian Schellhaas,Joseph Schmidt,Ekaterina Pyatova,Lucas Kissling,Patrick Barendse,Jagrity Choudhury,Srajan Kapoor,Ana Alcaraz-Serna,Yehlin Cho,Kourosh H. Ghamary,Laura Vinué,Brahm J. Yachnin,Andrew M. Wollacott,Stephen Buckley,Adrie H. Westphal,Simon Lindhoud,Sandrine Georgeon,Casper A. Goverde,Georgios N. Hatzopoulos,Pierre Gönczy,Yannick D. Muller,Gerald Schwank,… Bruno E. Correia
Nature  Published:27 August 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-025-09429-6

BindCraft:タンパク質設計を革新するオープンプラットフォーム(An open-source AI platform to democratize protein design)

Abstract

Protein–protein interactions are at the core of all key biological processes. However, the complexity of the structural features that determine protein–protein interactions makes their design challenging. Here we present BindCraft, an open-source and automated pipeline for de novo protein binder design with experimental success rates of 10–100%. BindCraft leverages the weights of AlphaFold2 (ref. 1) to generate binders with nanomolar affinity without the need for high-throughput screening or experimental optimization, even in the absence of known binding sites. We successfully designed binders against a diverse set of challenging targets, including cell-surface receptors, common allergens, de novo designed proteins and multi-domain nucleases, such as CRISPR–Cas9. We showcase the functional and therapeutic potential of designed binders by reducing IgE binding to birch allergen in patient-derived samples, modulating Cas9 gene editing activity and reducing the cytotoxicity of a foodborne bacterial enterotoxin. Last, we use cell-surface-receptor-specific binders to redirect adeno-associated virus capsids for targeted gene delivery. This work represents a significant advancement towards a ‘one design-one binder’ approach in computational design, with immense potential in therapeutics, diagnostics and biotechnology.

有機化学・薬学
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