RNA送達設計のための計算的フレームワークを開発(Computational framework for therapeutic RNA carrier design)

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2025-11-27 ミュンヘン大学(LMU)

ドイツのLudwig‑Maximilians‑Universität München(LMU)などの研究者らは、新たに「治療用RNAキャリアを設計するための計算フレームワーク」を構築し、RNA医薬の送達システム設計を大きく前進させる方法を報告した。従来、RNAワクチンやRNA治療薬で使われるリポソームやナノキャリアの設計は経験と試行錯誤に頼る部分が大きく、特にキャリアの安定性や細胞取り込み効率、安全性の最適化は困難だった。本研究では、分子構造モデリング、流体力学シミュレーション、デリバリー効率予測のためのアルゴリズムなどを統合し、キャリア分子(脂質ナノ粒子や高分子ナノ粒子)を in silico(計算機上)で合理設計する枠組みを提示。この方法により、実験なしで多数の候補キャリアをスクリーニングでき、設計の高効率化とコスト削減が期待される。特に、RNA医薬の急速な開発が進む現状で、治療用RNAの安定送達と標的化を支える土台技術になる可能性がある。

<関連情報>

ビットから結合へ:機械学習と分子動力学のコンビナトリアルアプローチを用いたリボ核酸ナノキャリアの高スループット仮想スクリーニング From Bits to Bonds: High-Throughput Virtual Screening of Ribonucleic Acid Nanocarriers Using a Combinatorial Approach of Machine Learning and Molecular Dynamics

Felix Sieber-Schäfer,Jonas Binder,Tim Münchrath,Katharina M. Steinegger,Min Jiang,Benjamin Winkeljann,Wolfgang Friess,and Olivia M. Merkel
Journal of the American Chemical Society  Published: November 26, 2025
DOI:https://doi.org/10.1021/jacs.5c12694

Abstract

RNA送達設計のための計算的フレームワークを開発(Computational framework for therapeutic RNA carrier design)

The implementation of high-throughput methods for fuelling the design of effective nanocarriers for RNA delivery remains challenging. Traditional experimental screening is resource-intensive, while purely computational approaches face limitations, such as data scarcity for machine learning models and the high computational cost of molecular dynamics simulations. This work introduces a high-throughput virtual screening platform, ″Bits2Bonds,″ integrating coarse-grained molecular dynamics simulations with machine learning-driven optimization to design novel poly(β-amino ester) (PBAE) carriers for therapeutic siRNA delivery. The platform evaluates virtual polymers using MD-based ″challenges″ that simulate key hurdles in nucleic acid delivery, such as membrane and siRNA interaction (association/dissociation). The computational framework was calibrated and validated against experimental data, including synthesis and characterization of four distinct PBAEs, logP measurements, siRNA encapsulation assays, and cell culture knockdown experiments. This integrated approach provides a powerful tool for the de novo design and rapid virtual screening of optimized polymeric siRNA delivery systems.

生物工学一般
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