4,733 文字
数か月前、GoogleディープマインドはAlphaProteoという新しいAIモデルを発表しました。このモデルは生命の基本的な構成要素であるデザイナータンパク質を生成することができます。私はこのテーマを取り上げたかったんですけど、生物学のバックグラウンドがないため、ちょっと手に負えへんかったんです。でも、AIの分野で、バイオテクノロジーのバックグラウンドを持つエンジニアが、このAIモデルについて素晴らしい解説をしている別のチャンネルがありました。テックログチャンネルのナタリアさんが、このテーマについて素晴らしい解説をしてくれはったんです。
このチャンネルは新しいので、私が思うほどの再生回数を得られてへんかったんです。そこで、彼女の許可を得てここで再投稿させていただきました。みなさんの意見を聞かせてください。AIの分野で素晴らしい解説をしているけど、アルゴリズムの認知度が低いような小規模なチャンネルをいくつか紹介することも考えています。なお、この動画以降、Googleディープマインドチームはタンパク質に関する研究でノーベル平和賞を受賞しました。これにはAlphafoldとおそらくAlphaProteoも含まれています。
ご覧ください。Googleディープマインドは、Alphafoldの進化における次のステップとしてAlphaProteoを発表しました。AlphaProteoは、タンパク質設計と呼ばれる分野で大きな可能性を示しています。私たちが生命や生物として考えるもののほとんどは、タンパク質によって制御され、可能になっています。レゴのピースのように、タンパク質は生命の構成要素なんです。そして今、私たちは生命を構築するために必要なこれらの構成要素をカスタムデザインできるところまで来ているように思います。
ディープマインドの創設者であるデミス・ハサビス氏は、この技術が今日見られる理由の大きな部分を担っています。彼は今後数十年でこの技術がもたらすものについて、こんな考えを持っています。「私たちはAlphafoldやアイソモーフィックAIで道を示しています。今後10年か20年の間に、ほとんどの病気を治療できるようになると思います。」そして、彼は大げさな発言をする人物ではないということを覚えておいてください。
それでは、なぜこれがそんなに重要なブレークスルーなのか、詳しく見ていきましょう。この動画を楽しんでいただけたら、より多くの人に届けられるよう、親指を立てるボタンを押してください。
まず何より、いくつかの用語を整理しておきましょう。タンパク質は生命の構成要素であり、私たちが生物の活動として考えるすべてのことを支えています。この惑星で初めて生命が誕生しようとしているとき、アミノ酸の集まりが最初のタンパク質を形成しようとしていました。これが、あなたが生命と呼ぶものの構成要素となるのです。
タンパク質結合とは、体内のタンパク質が様々な分子と相互作用する方法のことです。これには薬物、ホルモン、さらには栄養素などが含まれます。各タンパク質は特定の形を持っており、特定の分子だけがそれにフィットできます。パズルのピースのように考えてください。特定のパズルのピースは、特定のタンパク質に接続でき、それらが接続することを結合と呼びます。
例えとして、あなたの体が遊び場がたくさんある大きな公園だとしましょう。タンパク質はブランコ、滑り台、噴水などの機能的なものです。そして子どもたちは、周りを自由に動き回る分子です。子どもがブランコに座るのは、分子がタンパク質に結合するようなものです。子どもが座席に座れれば、ブランコを使うことができます。もし座席が壊れていたり変形していたりすれば、ブランコは使えません。また、例えば象はそのブランコを使うことはできません。形が違うし、サイズも合いません。ええ例えができたと思います。
でも、これがAlphaProteoとどう関係あるんでしょうか？これらの画像を見てください。大きな薄黄色の塊は標的タンパク質です。これは私たちが相互作用させたい、効果を及ぼしたいタンパク質です。この場合、標的タンパク質の一部はがん、自己免疫疾患、ウイルス感染に関与するものです。青いリボンは標的タンパク質に付着する結合タンパク質で、これがAlphaProteoが設計するものです。
つまり今では、既存のタンパク質に付着して有用な生物学的機能を持つ、カスタムな結合タンパク質を作ることができるようになったんです。これにより、標的タンパク質の活性や機能に影響を与えることができます。活性化や阻害、安定化して適切な構造を維持し、誤った折りたたみを防ぐことができます。また、分解のような別のプロセスのためにマークすることもできます。
スプレーペイントでXマークが付けられた木を見たことがありますか？それらは伐採するためにマークされた木です。同じように、特定のタンパク質を部品として分解するためにタグ付けすることができます。タンパク質が分解のためにタグ付けされると、プロテアソームがやってきて処理するという、実際にとても面白いプロセスなんです。
プロテアソームは、複数のタンパク質で構成される比較的大きな分子機械で、それらが一緒になって機能的なユニットを形成します。この装置はタグ付けされたタンパク質を取り込み、部品やアミノ酸に分解して、リサイクルします。
なぜこれらすべてが重要なのでしょうか？なぜ何かが変わるのでしょうか？これは、私たちがライフサイエンスの新しい時代に入りつつあることを示しているようです。NVIDIAの創設者であるジェンセン・ファン氏は、AIが科学的発見を永久に変えると考えています。聞いてみましょう。
「私は一つのことに気付きました。最も複雑な科学分野の一つが、生物学、人間の生物学を理解することです。私たちはこの分野をライフサイエンスと呼び、創薬を『ディスカバリー（発見）』と呼びます。まるで宇宙をさまよって、突然『あ、これを見つけた』というようなものです。コンピュータサイエンスでも、コンピュータでも、今日の非常に大きな従来の産業でも、誰も『カー・ディスカバリー』とは言いません。
私たちは『コンピュータ・ディスカバリー』とも『ソフトウェア・ディスカバリー』とも言いません。家に帰って『ねえ、今日このソフトウェアを見つけたよ』とは言いません。私たちはそれをエンジニアリングと呼びます。そして毎年、私たちの科学、コンピュータサイエンス、ソフトウェアは前年よりも良くなっています。毎年チップは良くなり、毎年インフラは良くなります。しかし、ライフサイエンスは散発的です。
もし今やり直すことができるなら、私は生命をエンジニアリングする技術、ライフサイエンスをライフエンジニアリングに変える技術が目前に迫っていることに気付くでしょう。そしてデジタルバイオロジーは、科学の分野ではなく、エンジニアリングの分野になるでしょう。もちろん科学は続きますが、単なる科学の分野ではなくなります。
私は、タンパク質や化学物質、酵素、材料を扱うことを楽しむ人々の世代全体が始まることを望んでいます。そして、より効率的でより軽量で、より強くより持続可能なこれらの素晴らしいものを設計しています。将来のこれらすべての発明は、科学的発見ではなく、エンジニアリングの一部になるでしょう。」
人類の歴史のほとんどの期間、ライフサイエンスは発見に関するものでした。1674年に私たちは微生物を発見しました。目に見えない小さな虫があなたの体を完全に覆っているということを理解するのは、奇妱だったに違いありません。そして他の人々にこれが存在することを納得させようとする、いや、いや、あなたは狂ってはいないと説得しようとすることを想像してください。
そして1928年に私たちは抗生物質を発見しました。これは微生物の発見から抗生物質の発見までに250年以上かかっています。興味深いことに、これは人類の歴史の中で、何かを実際に発見してからそれを殺す方法を学ぶまでの最も長い時間かもしれません。
私たちはまた、ウイルス、DNA、幹細胞なども発見しました。これらのものはどれも発明されたものではありません。設計されたものでも、エンジニアリングされたものでもありません。私たちは自然の中でそれらを見つけ、その上に構築しようとしたり、改良しようとしたりしました。
しかし今日、機械学習とライフサイエンスの交差点があります。そしてここで、私たちは実際に生命をエンジニアリングできることを見始めています。自然界で進化したことのない、カスタムタンパク質を構築できます。
以前の動画で、ESM-3という彼らのAIモデルについて話しました。これは新しい、これまでに見たことのないGFP（緑色蛍光タンパク質）を作成するタスクを与えられました。それは新しいタンパク質構造を作成することができ、実際に意図したとおりに機能しました。このようなものが自然に進化するには4億年以上かかったでしょう。そして今では、それを研究室で作ることができます。
これは、タンパク質設計が複数の分野を完全に変える可能性があることを意味します。機能的なカスタムタンパク質を作成できることの最も有望な分野の一つは、まず何より創薬です。ご覧のように、AlphaProteoは、がん、自己免疫疾患、ウイルス感染に対する結合タンパク質を効果的に作成することができました。
これはワクチン開発、医薬品やバイオ燃料に使用する酵素工学に役立つ可能性があります。私たちは汚染物質や有毒化学物質を分解できる酵素を設計できるかもしれません。そしてこれは遺伝子編集にも役立つかもしれません。
例えば、CRISPRの開発者の一人であるジェニファー・ダウドナは最近、彼らが直面した病気の治療における課題について言及しました。CRISPRは強力な遺伝子編集技術です。それはDNAを切断し編集するための特定のタンパク質グループに依存しています。最近の講演で、ジェニファー・ダウドナは特にCas9タンパク質の大きさについて言及しました。これは多くの問題を引き起こし、一部の治療を実現不可能にしています。
私たちが望む機能を持ちながら、大幅に小さくなるような条件を満たすタンパク質を設計できることは、治療のための多くの異なる可能性を解き放つでしょう。AlphaProteoのような技術は、潜在的により多くの病気を治療し、治すことができる能力を私たちに与える可能性があります。
実際、デミス・ハサビスはこれについて次のように考えています：「私たちはAlphafoldやアイソモーフィックAIで道を示しています。AIによる創薬がうまくいけば、今後10年から20年で、ほとんどの病気を治療できるようになると思います。そして、個人の病気や個人の代謝などにマッピングされた個別化医療が可能になり、副作用を最小限に抑えることができます。
これらは素晴らしいことです。クリーンエネルギー、再生可能エネルギー源、核融合やより良い太陽光発電、これらすべてのタイプのものが実現可能だと思います。そうすれば、どこでも淡水化ができるので、水へのアクセスも解決するでしょう。これらの技術から莫大な恩恵がもたらされると感じています。ただし、リスクも軽減しなければなりません。」
以上で私からの説明は終わりです。いいねボタンを押して、購読してください。私はナタリアです。これはテックログチャンネルでした。また会いましょう。
コメント