MIT、タンパク質の「動き」を設計するAIモデルを開発

MITの研究チームは2026年3月24日、タンパク質の三次元構造ではなく「動き方」を指定して新たなタンパク質を設計できるAIモデル「VibeGen」を学術誌Matterで発表しました。従来の構造予測を超え、分子の振動・屈曲パターンを設計入力とする画期的な手法です。

従来のAIタンパク質設計はAlphaFoldに代表される静的な三次元構造の予測・生成が中心でした。しかしタンパク質の機能は形状だけでなく、柔軟に動く力学的特性にも大きく依存します。VibeGenはこの課題に正面から取り組み、「どう動くか」から逆算してアミノ酸配列を決定します。

VibeGenは画像生成AIと同じ拡散モデル技術を基盤としています。ランダムなアミノ酸配列からスタートし、目標の振動パターンに収束するまで段階的に精製します。設計エージェントが候補配列を提案し、予測エージェントが動きを検証する協調システムにより、高精度な設計を実現しています。

研究の重要な発見として、同一の振動特性を満たす配列が多数存在する「機能的縮退」が確認されました。これは進化が探索した解が可能性のごく一部に過ぎないことを示唆しており、自然界にない全く新しいタンパク質設計の広大な空間が存在することを意味します。物理シミュレーションでも設計通りの動きが確認されました。

応用面では、標的分子に柔軟に適応する治療用タンパク質の開発や、シルク・コラーゲンのような生体材料の力学特性を制御した持続可能な新素材の創出が期待されます。研究チームは今後、実験室での検証を進めるとともに、環境を感知しリアルタイムで適応する多機能分子マシンの設計を目指すとしています。