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さあ、今日は素晴らしい内容についてお話ししましょう。AIと生物学が交差する世界について深く掘り下げていきます。Evolutionary Scaleという会社とその人工知能モデルESM3について、大きな話題を呼んでいるプレスリリースがありました。以前の動画でも取り上げましたが、このモデルは5億年分の進化を数ヶ月のコンピュータ処理に凝縮できるというものです。
結論から言うと、このAIは完全に新しいタンパク質を作り出すことができるのです。これは非常に大胆な発言です。自然界では何億年、何十億年もかかることです。驚くべきことに、既存のタンパク質を分析するだけでなく、特定の機能や仕様を満たすように一から設計し構築することができるのです。これは生命の構成要素に対する全く新しいレベルのコントロールであり、まさに新しいフロンティアと言えます。
では、Evolutionary Scaleとは何者なのでしょうか？彼らは2023年に突如として登場したAI研究所で、生物学に革命を起こそうとしています。彼らの目標は、AIを使って生物学をプログラム可能にすることです。これは非常に野心的な目標で、まるでSFのような話に聞こえます。
しかし、彼らには確かな実績があります。Meta（Facebook）でESM1を開発したチームと同じメンバーです。ESM1は、Google DeepMindのAlphafoldとは異なり、タンパク質向けの大規模言語モデルの先駆けの一つでした。簡単に言えば、AIにタンパク質の言語を理解させるようなものです。彼らは1億4200万ドルの資金調達に成功しており、大手企業が彼らの取り組みを信頼していることは明らかです。
ESM3の特徴は何でしょうか？以前の動画で詳しく説明しましたが、基本的にはChatGPTなどと同様の生成AIです。単にデータを分析するだけでなく、新しいものを生成することができます。27億8000万個ものタンパク質のデータセットで学習されており、その数字は想像を絶するものです。
実用的な意味で考えてみましょう。27億8000万冊のタンパク質に関する本がある図書館を子供に与えるようなものです。その子供は完全なタンパク質の専門家になるでしょう。それがESM3なのです。細菌から巨大なセコイアまで、そのような知識を持っているのです。まさにステロイド入りのタンパク質百科事典といえるでしょう。
ESM3が他のタンパク質研究AIと異なる点は何でしょうか？ここで話はさらに興味深くなります。ほとんどのAIモデルは、タンパク質の配列、つまり単語の中の文字の順序のようなものに注目します。アミノ酸がタンパク質を構成し、その配列と折りたたまれる形状がタンパク質に機能を与えます。
しかし、ESM3は配列だけを見るのではありません。タンパク質の配列、折り紙のような3D構造、そして細胞内での実際の機能を見ています。これにより、一から新しいタンパク質を設計する能力を持っているのです。タンパク質のアルファベットの文字だけでなく、文法と物語全体を理解しているようなものです。
最も重要なのは、実際の応用例があることです。Evolutionary Scaleは、GFPブレークスルーと呼ばれる成果で話題になりました。GFPは緑色蛍光タンパク質の略で、クラゲを暗闇で光らせる物質です。水中で光るクラゲの写真を見たことがあるかもしれません。科学者たちは、この物質を細胞内の物を照らすために使用してきました。
自然界のクラゲから見つかったこのタンパク質を特定し使用することは新しいことではありません。しかし、ESM3は全く新しいGFPを作り出しました。これは自然界には存在しないものです。数億年の進化の過程で自然に進化したさまざまなタンパク質の中にも、このようなものは見られません。
地球をリセットして進化を最初からやり直したとして、この特定のGFPを生み出すには自然界で5億年かかったかもしれません。それを数ヶ月のコンピュータ処理に凝縮したのです。これは驚くべきことです。
彼らの方法は、このモデルに対して、ChatGPTのように質問することでした。ただし、言語は英語の文字ではなく、タンパク質の配列や機能、構造の言語です。彼らはESM3に、光るかもしれない新しいタンパク質を100個ほど生成するよう依頼しました。
最も期待できるものを選んでウェットラボでテストし、そのうちのいくつかが実際に光ることを発見しました。そこで彼らは言語モデルに戻り、「これに近いものをもっと生成してほしい」と依頼しました。言語モデルは要求を理解し、さらなるサンプルを生成し、その中から明るく輝くGFPが見つかったのです。
これらは自然界では非常に珍しい構造を持っており、自然に進化することは非常に奇妙なことです。重要なのは、これまで見たことのない、全く新しい輝くタンパク質を発見したということです。これがESM3の力です。
これは単なる面白い科学の話ではありません。医薬品の発見、建築材料やバッテリー、超伝導体の新素材、さらには大気中の二酸化炭素の回収など、私たちに直接影響を与える可能性のある実用的な応用があります。
では、この技術はどの程度アクセス可能なのでしょうか？高度な研究室に閉じ込められて、一般の人々は使えないのでしょうか？ここで興味深い展開があります。Evolutionary Scaleは、ESM3を科学界でアクセス可能にすることに本気で取り組んでいます。
研究者向けにオープンソース版のESM3を提供し、特定のアプリケーションに取り組む人々向けにクローズドベータAPIを運用しています。さらに、AWSやNVIDIAといった大手企業と提携して、この技術をより広く利用できるようにしています。
彼らは自分たちだけのために技術を独占しているわけではありません。より多くの優秀な人々がESM3の可能性を探求し、さらに改良版を作れるようにするため、この強力なツールの民主化を目指しているようです。
つまり、このAIは進化を高速化して新しいデザインを生み出すことができ、その技術を広く科学界に提供することにコミットしているのです。では、これからどこに向かうのでしょうか？この分野の進歩の速さは本当に驚くべきものです。
Evolutionary Scaleの興味深い点は、可能性を十分に認識しつつ、責任ある対応の必要性も理解していることです。彼らは「生物学をプログラム可能にする」という表現を頻繁に使用していますが、これは実際にはどういう意味なのでしょうか？
ソフトウェアの設計や機械の製造と同じような精度とコントロールで生物学的システムを設計・構築できることを想像してみてください。人間工学的な椅子やマウスを設計するように、生命そのものを設計できるのです。
自然の突然変異や遅い進化に頼るのではなく、何世紀も存在してきた問題に対する解決策を実際に設計することができます。前例のない精度と効果を持つ全く新しい薬やバイオ材料を設計することができるのです。
具体的な例を見てみましょう。医薬品の発見や材料科学において、ESM3はどのように課題に取り組むことができるのでしょうか？最近、Google DeepMindのAlpha3も同様にツールをより広くアクセス可能にすると発表しました。
Google DeepMindのCEOであるDemis Hassabisは、今後10年から20年で病気を治療できる可能性について言及しています。彼の発言からすると、これらのデザイナータンパク質を作る方法を本当に理解できれば、人類を苦しめる病気のすべて、あるいは大部分を解決できる可能性があるようです。
例えば、このESM3モデルを使用して、特定の疾病経路を驚くべき精度でターゲットにできるタンパク質を作ることができます。これにより、現在のどの治療法よりも効果的で、副作用の少ない治療法が可能になるかもしれません。
現在の薬理学は必ずしも最も正確ではありません。薬を設計・作成する際、基本的に試行錯誤で、「これはこのような効果があるようだが、これらの副作用もある」という具合に、テストと改良を重ねていきます。
しかし、特定の病気に対して非常に正確なタンパク質を作れるということは、より効果的な治療法につながります。これは重要な点です。さらに、副作用も少なくなります。蚊を槌で叩くような広範囲の薬ではなく、レーザーのように的を絞った治療が可能になるのです。
既存の病気の治療だけでなく、予防療法の開発、潜在的な薬物ターゲットの早期特定、さらにはあなたの固有の遺伝的構成に基づいた個別化医療も可能になります。
例えば、私を含む世界中の多くの人々が、MTHFR遺伝子に突然変異を持っています。MTHFRは時々、あまり良くない言い方で「マザーFR遺伝子」と呼ばれることもあります。この遺伝子に突然変異がある場合、メチル化ビタミンBのような特定のサプリメントを他の人よりも多く必要とする可能性があり、葉酸のような他のビタミンは避けるべきです。
私の特異なMTHFR突然変異に合わせた個別化医療や個別化サプリメントがあれば素晴らしいことでしょう。また、材料科学の分野ではどうでしょうか？ESM3は材料科学産業にどのような影響を与えることができるでしょうか？
特定の性質、例えば驚くべき引張強度、柔軟性、さらには導電性を持つタンパク質を設計することを考えてみてください。超伝導体の設計も可能かもしれません。ESM3は、持続可能なパッケージングから先端エレクトロニクスまで、あらゆるものに使用できる全く新しいバイオ材料を作り出すことができます。
高性能であるだけでなく、生分解性で環境にやさしい材料についても話しています。これは完全なゲームチェンジャーとなるでしょう。自然界の再生プロセスにインスパイアされた自己修復材料の開発も可能かもしれません。これはまさにSF映画から飛び出してきたような話です。
二酸化炭素の回収に関して、ESM3は気候汚染問題の解決に役立つでしょうか？確かにその可能性はあります。一つの可能性として、二酸化炭素と非常に高い効率で結合できるタンパク質を設計することです。これらは基本的に、大気から二酸化炭素を除去する分子スポンジのように機能します。
排出量を削減するだけでなく、実際に空気中から炭素を取り除くことができます。ESM3は研究者がアクセス可能であり、Evolutionary Scaleはそれを利用可能にするよう努めています。
しかし、それで十分でしょうか？この技術を使用したい企業や個人はどうでしょうか？技術を利用可能にするだけでなく、実世界のアプリケーションを開発できる人々がアクセスできるようにすることも同様に重要です。
コードをオープンソース化するだけでなく、パートナーシップや教育リソース、その他のサポートメカニズムを通じて、人々がそれを応用する方法を確保する必要があります。エコシステム全体が機能する必要があります。
また、より複雑な生物学的タスクを扱えるさらに強力なAIモデルの開発にも注目する必要があります。ESM3とAlphafoldは本当に始まりに過ぎません。タンパク質工学におけるModel Tのようなものです。おそらく近い将来、フェラーリや宇宙船、テスラに相当するものが登場するでしょう。
現在は医薬品の発見、材料科学、炭素回収について話していますが、数年後にはより多くの賢明な人々がこれに取り組み、それぞれの専門分野に応用しようとすれば、他のどのような分野が革新されるか誰にも分かりません。
これは非常に強力な技術であり、生命の基本的な構成要素を操作することについて話しているのです。もちろん、この未知の領域に踏み込むにあたって、注意を払うべき潜在的なリスクや課題があります。これは慎重な検討に値する重要な問題です。
潜在的な欠点についても認識しておく必要があります。大きな懸念の一つは、予期せぬ結果の可能性です。複雑な生物学的システムをいじり始めると、ある意味で神の領域に踏み込むことになります。すべての潜在的な結果を予測することは不可能です。
さらに、悪用の可能性についても考える必要があります。どんな強力な技術でも、有害な目的に使用されるリスクは常に存在します。生物学的な攻撃は、世界的な広がりの可能性があるため、人類が考え出せる最も恐ろしいものの一つとなり得ます。
しかし、そうは言っても、この技術が提起するより深い哲学的な問いについて考えずにはいられません。生命そのものをプログラムできるということは、どういう意味を持つのでしょうか？これは比喩的な表現ではなく、ほぼ文字通りの意味です。
生命はある種のコードで動いているように見えます。アミノ酸が配列を形成し、小さな3D構造に折りたたまれてタンパク質となり、タンパク質は生命の構成要素となります。生命のほとんどすべての活動はタンパク質によって行われています。
DNAもあります。これはタンパク質ではありませんが、独自のコードを持っています。DNAには独自のバージョンの文字、文章、物語などがあります。生命をプログラムできるようになりつつあるとすれば、確立すべき倫理的な境界線や安全の境界線、越えてはいけない一線があるのでしょうか？
例えば、ゲノム編集には世界的な合意があります。人々への遺伝子編集は可能ですが、次世代に引き継がれるものは不可としています。生殖細胞系列の遺伝子編集は非常に議論の的となるプロセスです。これは卵子や精子などの生殖細胞のDNAを変更し、将来の世代に遺伝的変化を引き継ぐものです。
個体と共に消滅する遺伝的変化とは異なり、引き継がれていくのです。人類は地球規模で集まり、これに手を出さないことを決めました。ちなみに、これを行った人々は問題を起こしましたが、重要なのは、私たちがその一線を引いたということです。
何か問題が起きて人口に広がり、子孫を持ち続けることになるような変更は望まれませんでした。それがどこに行き着くか分からなかったので、その一歩を踏み出さなかったのです。タンパク質の設計にも同様の境界線、越えてはいけない一線があるのでしょうか？コメント欄で皆さんの意見をお聞かせください。
確かにこれは興奮させられると同時に、少し不安も感じます。私たちは非常に強力なエンジンの鍵を握っており、アクセルを踏む前に責任を持って運転する必要があります。
同時に、このAIと生物学の組み合わせが、個別化医療にどのようにつながるのか、とても楽しみです。このAIを使って、私たち一人一人の固有の遺伝的構成に合わせた治療法を作ることができるかもしれません。
あなただけのために献身的に働く医療チームがいるようなものです。彼らはハーバード大学であなたについてだけ学び、あなたの特定のニーズに基づいて完璧な治療計画を立てることができます。
過酷な条件下でも育つ作物を設計することもできるでしょう。もちろん、危険な病原体やバイオ兵器のような有害なものを作ることもできます。個人的には、一部の人々が提起するターミネーターのようなシナリオ、暴走AIはそれほど怖くありません。
このような高度なAIを使って、これまで見たことのないような強力で致命的なバイオ兵器を作り出す暴走した人間の方がずっと怖いです。私たちは不死への道を歩んでいるのか、それとも完全な絶滅への道を歩んでいるのか。
少し話が脱線してきたので、そろそろ締めくくりましょう。ここまでご視聴いただき、ありがとうございました。私の名前はWes rthです。また次回お会いしましょう。
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