ビール酵母が「創薬工場」に！大環状ペプチドの新薬開発を加速する新技術

カ・フォスカリ大学ヴェネツィアの科学者たちは、日本、中国、スイス、イタリアの研究者と協力し、現代医療でますます利用されている大環状ペプチドという分子を大量に生産し、迅速に分析する革新的な方法を開発しました。2025年6月25日に『Nature Communications』誌で発表されたこの研究は、おなじみのビール酵母を活用し、これらの微小な生物をそれぞれが治療応用の可能性を秘めたユニークなペプチドを作り出すことができる、数十億もの小型蛍光工場に変えるものです。このオープンアクセスの論文タイトルは「Screening Macrocyclic Peptide Libraries by Yeast Display Allows Control of Selection Process and Affinity Ranking（酵母ディスプレイによる大環状ペプチドライブラリーのスクリーニングは選択プロセスと親和性ランキングの制御を可能にする）」です。

大環状ペプチドは、精密な標的化、安定性、安全性を兼ね備え、従来の医薬品よりも副作用が少ないことから、有望な医薬品とされています。しかし、これらのペプチドを発見し、試験するための従来の方法は、しばしば複雑で制御が難しく、時間がかかり、環境にも優しくありませんでした。

これらの限界を克服するため、研究者たちは一般的なビール酵母の細胞を操作し、個々に異なる大環状ペプチドを生産できるようにしました。各酵母細胞は、化合物を生産すると発光する小さな工場のように機能し、科学者が有望なペプチドを迅速に特定することを可能にします。高度な蛍光ベースの技術を用いて、チームはわずか数時間でこれらのマイクロ工場を数十億個もスクリーニングしました。このプロセスは、既存の方法よりも大幅に高速で環境に優しいものです。

筆頭著者であり、カ・フォスカリ大学の分子科学・ナノシステム学科のポスドク研究員であるサラ・リンチャーノ博士（Sara Linciano, PhD）は次のように説明しています。「私たちは、各酵母細胞が特定の化合物を生産すると蛍光を発する『マイクロ工場』として機能するように操作しました。これにより、1億もの異なるペプチドを迅速かつ効果的に分析することができました。」

この研究の共同リーダーであるイレニア・マッツォカート博士（Ylenia Mazzocato, PhD）は、彼らのアプローチの持続可能性を強調しています。「酵母の自然な機構を利用することで、私たちは生体適合性があり、生分解性のペプチド分子を生産します。これにより、それらは健康と環境にとって安全なものとなり、まさに『グリーンファーマ』のアプローチと言えます。」

チームはまた、これらのペプチドがどのようにして標的に正確に結合するかも明らかにしました。構造解析に貢献したジャンナ・ロマンユク氏（Zhanna Romanyuk）は、「X線結晶構造解析を用いて、私たちはこれらのペプチドの優れた結合特性を実証し、その精度と有効性を確認しました」と述べています。

この新しい方法は、特に従来の医薬品では容易に対処できない困難な標的に対して、創薬における大きな進歩をもたらします。研究コーディネーターである准教授のアレッサンドロ・アンジェリーニ博士（Alessandro Angelini, PhD）は、次のように強調しています。「私たちは、特定の細胞に直接高度な治療法を届けることができる大環状ペプチドを創り出すために、この技術の限界を押し広げています。これは治療法に革命をもたらす可能性があり、患者さんの健康に大いに利益をもたらし、科学的および経済的に大きな影響を与えるでしょう。」

この研究は、欧州連合の次世代EUイニシアチブによって支援された国家復興レジリエンス計画（PNRR）の一環であり、カ・フォスカリ大学ヴェネツィア、京都工芸繊維大学（KIT）、中国科学院、パドヴァ大学、そしてスイス連邦工科大学ローザンヌ校（EPFL）から、化学、生物物理学、生化学、計算科学の専門家を含む学際的なチームが参加しました。

この技術の一部はすでにカ・フォスカリ大学によって特許が取得され、最近スタートアップ企業のArzanya S.r.l.に買収されました。「私たちの技術が国際的な評価を得ているのを見て、誇りに思います」とアンジェリーニ博士は締めくくります。「Arzanya S.r.l.が、私たちの才能ある若い研究者たちに、必ずしも海外に移住する必要なく、ここイタリアで情熱を追求する機会を提供できることを願っています。」

[News release] [Nature Communications article]