この動画は、合成生物学の父と呼ばれるジョージ・チャーチ教授へのインタビューである。人間ゲノム計画からCRISPR、老化逆転、種の復活まで、生物学における主要な技術革新の多くに関わってきた同教授が、バイオテクノロジーの未来について語る内容となっている。老化からの脱出速度、遺伝子治療の可能性、ウーリーマンモスの復活、ミラーライフの危険性、バイオディフェンス、AIと生物学の融合など、幅広いトピックを扱いながら、2050年頃に訪れるであろう生物学の転換点について詳細に議論している。
ジョージ・チャーチとの対話
本日はジョージ・チャーチさんにインタビューする機会をいただきました。あなたをどう紹介すればよいかわかりません。これは決して誇張ではありませんが、正直に言うと、過去数十年間の生物学における主要な画期的発見で、あなたが関わっていないものを列挙する方が簡単でしょう。人間ゲノム計画からCRISPR、老化逆転から種の復活まで。ですから、あなたは決して準備が簡単な相手ではありませんでした。
では、ここから始めましょう。何年までに、もしその年まで生きることができれば、生物学における技術が毎年1年、あるいはそれ以上寿命を延ばすほど進歩し続けるでしょうか。これは老化に対する脱出速度と呼ばれることもありますね。
様々な人が推定値を持っており、私の推定値も含めて、すべての推定値は大いに疑ってかかる必要があります。主にバイオテクノロジーの指数関数的発展と、老化の原因を理解するだけでなく、老化現象の一部を逆転させることができる実例を見つけることでの進歩を見ています。すべての老化に近づいているのです。
つまり、「この四肢のこの腱のこのコラーゲンの損傷を修復する」と言うのではなく、「年齢関連疾患に共通する多くのことを変え、一度に複数を改善する」と言っているのです。これら2つの現象、つまりバイオテクノロジーの指数関数的発展と、分析だけでなく合成と治療における一般的な老化での画期的進歩、そしてこれらの治療の多くが現在臨床試験に入っていることを見ると、2050年が一つの転換点になっても驚きません。
その時点まで到達できれば、25年です。これを聞いている多くの人は25年生きる十分な可能性があります。重要なのは、25年後に急に病気になって生きるか死ぬかの瀬戸際に立たされるような突然の転換点ではないということです。むしろ、25年後には思っていたよりも健康になっている可能性の方が高いのです。
物理法則ではないかもしれませんが、私たちが知らない経済的または複雑性の問題が壁となる可能性があります。私はそれを深刻に疑っていますが、見てみる必要があります。ザトウクジラの寿命を得るために解決しなければならない問題の数を考えると、ホッキョククジラ、200年ですね。申し訳ありません。
遺伝子治療の可能性
そのようなことを体細胞遺伝子治療だけで実現する希望はありますか、それとも生殖細胞系遺伝子治療が必要でしょうか？
おそらく体細胞の方向に押し進める多くの力があります。一つには、80億人が生殖細胞系の機会を逃しているからです。つまり、私たち二人とこれを聞いているすべての人には適用されないということです。何かが不可能だと言うときは非常に慎重でなければなりません。
今この瞬間にそれを行うのは不可能だと言うのは安全ですが、明日、次の10年間、何が起こるかはわかりません。多くのことができると思います。特に、老化は血液中のタンパク質やその他の因子が血液を通って運ばれ、シグナル伝達などを行う、かなり細胞レベルの現象であるため、体内のすべての核を置き換えれば、胚に戻ってまた前進することなく、突然若返るだろうと想像できます。それには及ばないさまざまなことがあります。
細胞を置き換えた場合、それらはそのニッチに適合するでしょうか。古い細胞を排除するかもしれません。これは確実に現代の合成生物学の範囲内で、細胞がニッチを引き継ぐことです。最も困難な部分は脳だと思います。そこでも、脳はそれほど幹細胞を使わないにもかかわらず、人工的に幹細胞を持ち込み、それらが人工的に回路に適合し、回路を学習し、何らかの方法で古いものを排除することができるでしょう。
脳におけるテセウスの船のようなものですね。
まさに、テセウスの船です。接続と記憶を維持しようとしています。この問題がどれほど困難かを実際に推定する前に、行う必要がある非常に直接的な実験があります。非常にしばしば、人々が単に起こりそうにないと思っているだけの手の届くところにある果実があります。
しかし、それは生物学がこれらの贈り物をすべて持っていて、私たちが操作できるレバーを手渡してくれるからです。ワクチンは存在する必要がなかったが存在する、この素晴らしい贈り物のようなものです。
遺伝子デリバリーシステム
体内のすべての細胞に遺伝子治療を送達できる既存の遺伝子デリバリーメカニズムはありますか？
今日、それに近いものは何もありません。
しかし、それを妨げる物理法則は何もありません。再び、その目標を達成するために何回の注射が必要かなどの実用的な考慮事項があります。しかし、私たちは組織をターゲットにすることがより上手になっています。私の会社の一つ、Dyno Therapeuticsは、脳内のニューロンをターゲットにすることで100倍の改善を得ることができることを示しました。これは大きな進歩です。それは彼らが行った小さなキャンペーンの一つに過ぎませんでした。
その一つの実験には多くのAIと数百万の異なるカプシドのテストが含まれていました。カプシドは変化できる多様性と構造にかなり制限があります。しかし、細胞にはさらに多くの可能性があります。おそらくすべてに配送できると思います。問題は、100%にどれだけ近づく必要があるかです。それは組織によって異なるでしょう。
たとえば、一部の治療では、その1%が不足している酵素を産生できるため、1%を得るだけで済みます。そして、その1%は必ずしも通常の場所にある必要はありません。ワクチンのために筋肉を免疫系の一部に一時的に変えることができます。通常脳で作られる酵素を、血液に入れることが目的であれば肝臓で作ることができます。ですから、これは非常にうまく進んでいると思います。
マンモス復活プロジェクト
あなたはColossalの共同創設者の一人で、最近ダイアウルフを復活させたと発表しました。現在はウーリーマンモスに取り組んでいます。本当にウーリーマンモスを復活させるつもりですか？象とウーリーマンモスの違いは100万塩基対程度かもしれません。
私たちが実際に復活させようとしているものをどう考えればよいでしょうか？
人々は私たちが新しい種を復活させようとしているのか、すでに復活させたのか、あるいは復活させることができるのかについて興奮します。それを、私たちがしようとしている自然なことではなく、社会的潜在性を持つ目標のある合成生物学として考えれば。人々はまた、これが社会に何らかの利益をもたらす可能性があるかどうかについても興奮します。
人間に適した環境を本当に修復できるのか、人間に適した地球の炭素を本当に修復できるのか。答えは、わかりません。しかし、試してみる価値があるのではないでしょうか。非常に費用対効果が高い可能性があるからです。
もう一つの側面は、合成生物学内には「最小限とは何か」を問う分野全体があることです。人々はしばしば「最大限とは何か。私たちに何ができるか」という風に表現します。私は両方に興味があります。
はい、マンモスと象の間には数百万の違いがあります。アジア象1頭と象2頭の間、アジア象内、アジア象とアフリカ象の間にも数百万の違いがあります。しかし、それらすべてが、私たちが通常それらを呼ぶ方法、通常分類する方法、生態系での機能という点で決定的というわけではありません。人々が行うこの練習があります。
私たちは、たとえば発生生物学でそれを行いました。多能性幹細胞からニューロンを作るのに必要な転写因子の最小数は何か。何かを複製するものを作るのに必要な最小塩基対数は何か。これは最初にマイコプラズマで行われました。ある意味で、これらは「何かの完璧なコピーを作ることができるか」よりも興味深いものです。完全に機能的に、あるいは特定のカテゴリーで機能的にするために必要な最小限のことは何か。どうすればそれを大きくできるか。
物事を大きくする方法、物事をより速く複製する方法、新しい材料の使用方法などの規則を学びます。ダイアウルフについては、明らかにダイアウルフの正確なコピーは作りませんでした。しかし、それは世界中の人々に「グレイウルフとダイアウルフの違いは何か」について説明し、教育するのに役立ちました。ダイアウルフは大きいからです。特定の色を持っているかもしれません。
頭部構成要素は脚部構成要素よりも大きくなる傾向があります。それにはいくつの遺伝子が必要でしょうか。これはダイアウルフ2.0だったかもしれませんし、3.0を目指し、連続的な近似を行うつもりです。何かの正確なコピーを作る技術、特に正確なコピーの100のバリエーションを作ることができる技術を開発したいかもしれません。
そうすれば、ダイアウルフを作ることができるかどうかについて議論の余地がなくなるでしょう。それは何を作るべきか、作ろうとしている種にとって、それが住む環境にとって、人間にとって最も有益なものは何かという問題になるでしょう。
遺伝子編集の最小化原理
これは、多くの遺伝子の下流にあると思われる表現型について、実際には非常に少ない変更で修正可能であることについて何か興味深いことを教えてくれますか？基本的に、これを他の種や、知能のような気になるかもしれない他のことに対して行うことができるでしょうか。何千もの遺伝子が関連していると思うかもしれませんが、実際には20の編集を行うだけで、完全に異なる次元にいることができるのでしょうか。
あなたは非常に興味深い質問に触れています。これは「最小限とは何か」に関連しています。たとえば、あなたはほとんどそれを言いました。人間の非常に多遺伝子的な形質を取ってください。身長はおそらく最もよく研究されたものです。どんな遺伝子を研究していても、どんな病状を研究していても、身長と体重などの情報を収集するからです。
とにかく、彼らはそれを約10,000の遺伝子まで追跡しました。私たちは20,000のタンパク質コード遺伝子を持っています。それらの一部はRNAコード遺伝子です。それぞれが身長に小さな影響を与えます。しかし、成長ホルモン、ソマトトロピンを取れば、それだけで極端に低い身長と極端に高い身長を得る極端な例があります。
実際、それは7つの異なる医学的治療のために臨床的にも使用されています。これは、私たちが何かをどれだけ最小化できるかの完璧な例で、時として還元主義と呼ばれます。還元主義がすべて悪いわけではありません。時として、それは私たちが医学に製品を導入するのに役立ちます。時として、それは私たちが理解し、他のケースで使用し、他の種に翻訳できるツールチェストやモジュールを構築するのに役立ちます。
あなたは正しく的を射ています。すべてが翻訳されるわけではありませんが、私たちはこれらのウィジェットを蓄積し始めます。それは、時間をかけて蓄積するすべての電子ウィジェットのようなものです。次の回路にそれを組み込みたいだけなら、そうできるかもしれません。
遺伝子治療への応用
これは一般的な遺伝子治療にどのような意味を持ちますか？障害の支援や能力向上の観点で、私たちが気にするかもしれないすべての表現型について、潜在的なノブを見つけることを妨げているものは何ですか？私たちが気にする表現型について、身長に対するHGH（ヒト成長ホルモン）のようなものが一つあるのでしょうか。どうやってそれを見つけますか？
生物学では、私たちはゼロから設計したほとんどすべてのものよりもはるかに複雑でありながら、ある意味でははるかに寛容でもあるという真の贈り物を得ています。
進化的に二つの頭を持つことに特別な選択がなかった動物や人間でさえも持つことができます。しかし、胎児発達中の正常な発達パターンからの少しの逸脱だけで、両方ともうまく機能します。彼らは体の一部を制御し、自分の性格、自分の人生を持っています。
生物学では、非常に高いプログラミングレベルで作業しているような、あらゆる種類のことを行うことができます。それは考え方の一つです。しかし、私たちを新しいレベルの知能に押し上げることは非常に困難で、緊急でさえないかもしれません。ある程度、現在いる人々を実現することは、実証された範囲内で彼らが望む速度まで全員を上げることで、非常にインパクトがあるでしょう。
一部の人々はアインシュタインのようになりたいと思うでしょう、一部の人々はそうではないでしょう。一部の人々は常に健康でいたいと思うでしょう。起こりそうにありませんが、一部の人々はそうではないかもしれません。一部の人々は150歳まで生きたいと思うかもしれません、一部の人々は80歳で死にたいと思うかもしれません。しかし、その範囲、その能力を与えれば。80億人の、超健康で、食べ物や薬について心配する必要がない、超健康なアインシュタインレベルの知能、私たちが思いつく最高の教育レベルがあったらどうでしょう。
それは完全に異なる世界になるでしょう。すべての人を健康なレベルに持っていくだけで、どれだけの遺伝子治療が必要でしょうか。非常に高レベルの機能を制御するいくつかのノブがあると思えば、それほど多くはかからないように聞こえますね。
GWAS、ゲノムワイド関連研究を通してそれらを見つけますか。これらのシミュレーションを通してですか。
人間については主にGWASでしょう、おそらく一般的には動物についてもです。
合成生物学を使った動物の場合、より小さく、より安価で、より速く複製するほど、より多くの実験を行うことができます。単一の遺伝子がこれらの驚くべきことを行うことができることを過度に強調したくありません。しかし、複数の遺伝子を迅速に仮説化してテストできる可能性もあります。
たとえば、先ほど言及しましたが、幹細胞をニューロンに変えるのに必要な転写因子の最小数は何でしょうか。一つでできるレシピがたくさんあります。特定のニューロンが欲しいなら、もう少し必要かもしれません。しかし、存在するそれぞれの標的細胞タイプを見ることで、かなり迅速に答えに到達できます。
それが標的である時に、どの転写因子を発現するかを見ることができます。そして、「幹細胞でそれらを試して、うまくいくかどうか見てみよう」と言います。そのレシピは非常にうまく機能しています。それはGC TherapeuticsとInnomedica、私たちが行う多くの作業の基盤です。
体内のほぼすべての細胞タイプのレシピを得ることができます。それは新しい細胞タイプではありませんが、少なくとも、特定の目標に到達するために操作する必要がある遺伝子の数を減らすことについて、あなたの指摘した点を学んだことになります。
目標の全シリーズがあり、1、2、3、おそらく7つの変更された転写因子でそれらを得ることができます。それは一例です。還元的な生物学だけでなく、構築的な生物学も行うことができる他の多くの例の余地があります。それを元に戻して複雑なシステム全体を作り、何が起こるかを見ます。
それらの組み合わせの多くを行い、デバッグするなどができます。これらのうちのいくつかは、in vitroで行うことができます。おそらく10^14、10^17のオーダーで。
細胞を含むものは通常数十億です。しかし、これが私たちが非常に複雑な生物学的システムへの手がかりを得る方法です。
バイオディフェンスとミラーライフ
バイオディフェンスについていくつか質問できますか。あなた方が取り組んでいるもの、あるいは非常に責任を持って取り組まないことを選んでいるもののいくつかは、夜眠れなくなるようなものだからです。ミラーライフについて。それが物理的に可能であるという事実を考えると、なぜそれがある時点で単に起こらないのでしょうか。いつかそれが十分安くなるでしょう。誰かがそれを十分気にするようになり、その誰かがそれを行うでしょう。ここでの均衡は何でしょうか。
私はミラーライフの危険について警告する論文の共著者でした。
ずっと前に、私たちが持っている合成ウイルスを作るための合成能力の危険性について、そしてある程度は新しい遺伝コードを持つことの危険性について論文を書いたのと同様です。それらにはいくつかの共通点があります。私たちがミラーライフについて警告していたScienceの論文で認識していた進歩は、エラーを起こしやすい脱出などの可能性を計算しなければならないだけではありませんでした。
私たちが作ったものが実験室から脱出することは望みません。それが良いことだという一般的な社会的合意がない限り。これまでのところ、そのような例はありません。ミラーライフが武器化できるなら、それは全く別のレベルの懸念に持っていくでしょう。懸念は、それをある点まで進めれば、武器化するのが簡単になるということでした。
再び、ミラーライフの武器化を検討するほとんどの人々は、おそらくすでに存在し、すでに病原体であるウイルスの武器化で満足するだろうという実際的な考慮事項があります。そして、彼らは自分自身と家族と遺産などすべてを破壊したくないでしょう。
しかし、必要なのは一人、おそらく一つのグループ、または一人だけです。しかし、あなたの質問は、それは避けられないのかということです。わかりません。そうかもしれません。すでにここにある可能性も十分あります。つまり、私たちの太陽系や地球上にすでにミラーライフがあるかもしれません。ただ武器化されていないだけです。
私たちがScienceの論文で言っていたのは、これは適切に武器化されれば、すべての競合する生命を一掃できるような種類のもののようだということです。しかし、おそらくそのようなものがいくつかあります。私たちが本当にする必要があるのは、そうする動機を減らし、おそらく様々な実存的脅威に対する私たちの準備を増すことです。その一部は自然なもので、一部は本質的にあまりにも多くの力を持つ一人の不満を抱いた人によるものでしょう。
人類の歴史を通して、一人の人間ができることの量は非常に大幅に増加しました。素手を持っていたとき、一人の人間ができることには限界がありました。多数の人が協力してマンモスなどを得ることができました。今日、適切なつながりや技術へのアクセスを持つ一人の人間が都市を爆破することができます。
それは能力の大幅な増加です。私たちはそれを何らかの方法で少し後退させたいと思います。
オフェンスとディフェンスのバランス
ミラーライフだけでなく、一般的な合成生物学の観点から、それはどのようなものでしょうか。おそらく私たちは攻撃と防御の比率が高い時期にいるのかもしれません。
悪い動機を持つ多くの人々が走り回っていても、何らかの形で生き残るための防御が構築される最終状態にどのように到達しますか。そのような種類のことに対して堅牢である状態です。そのような均衡は可能でしょうか。それとも、このゲームでは攻撃が常に有利なのでしょうか。
攻撃は確実に有利ですが、これまでのところ私たちは、水素爆弾を敵に対して偶然または意図的に爆発させることなく、冷戦を乗り切りました。
私たちは2つの原子爆弾を使いました。しかし、その多くは水素爆弾や原子爆弾を作ることの困難さに基づいています。私のような人々にとって警戒すべきことは、バイオテクノロジーがより小さく、より検出しにくく、人々の間の確率的変動により微妙な努力を可能にすることです。
とても幸せで、そのようなことに近いことを決してしたくない人々がいます。あるいは、彼らはとても責任感があり、倫理的です。そして、悪い日を過ごすたびに、多くの人を道連れにしたいと思う他の人々がいます。おそらく精神医学の進歩が役立つでしょう。
再び、それを人々に強制したくありません。彼らが治癒されたくない場合、強制することはできませんが、それを利用可能にすることができ、それが役立つかもしれません。うまくいけば、それよりも技術的な解決策やより堅牢な解決策があります。精神的な問題に対する技術的解決策があるでしょう。
助けられたいかどうか確信していない人々でさえも、テストし、試してみることができ、それは可逆的であるかもしれません。彼らは「はい、それの方が好きです」と言います。では、それを試してみましょう。そして、悪い日を過ごす原因となる他のことがあります。それはあなたの精神だけではありません。環境でもあります。
周りの人々が飢えている、感染症がある、あるいは撃たれているなどに囲まれている場合、それらは社会学的および技術的解決策の対象となるものです。もしそれらのことの多くを本当に解決できれば、一人の人間の確率を減らすことができるかもしれません。
これはおそらく悲観的です。なぜなら、基本的に合成生物学について心配する前に社会のすべての問題を解決しなければならないと言っているからで、私はそれについてそれほど楽観的ではありません。
それらのいくつかは解決するでしょう。ですよね。そうあるべきではありません。あなたを安心させようとしているのではありません。何が必要かについて会話をしており、それが必要かもしれないシナリオの一つかもしれません。
あなたは、自然に進化したウイルスに対して無敵になるように、ゲノム内のコドンを再マッピングする興味深いスキームを持っていました。このスキームは、合成的に製造されたウイルスに対しても機能するでしょうか？
それははるかに困難です。
再び、攻撃が有利です。私たちは多くの異なるコードを作ることができます。それは感染性を制限するでしょうか？はい。興味深いことの一つは、キラリティが2つしかないことです。現在のキラリティとミラーキラリティです。しかし、おそらく10^80の異なるコードがあります。それらの一部は一度にすべて取り除くことができるかもしれません。
とにかく、コーディング空間はより興味深い空間の一種です。もちろん、10^83がトリプレットコドンなどに基づいているため、それよりもさらに複雑になる可能性があります。しかし、それらがクアドルプレットコドンや新しいアルファベットなどの場合。私たちは競争のサイクルに入っています。芽のうちに摘み取る方が良いでしょう。
なぜ私たちは数万の核弾頭を構築するために多くの社会的資源を費やしたのでしょうか。今、私たちはわずか数千の核弾頭に後退しました。後退したのは良いことですが、なぜその時間とお金をすべて無駄にしたのでしょうか。
生物学は非常にデュアルユースのようですね。あなた、文字通りあなたがシーケンシングを安くしているという単なる事実が、核兵器には必ずしも当てはまらない方法で、このデュアルユース効果を持つだけです。そして、私たちはそれを望んでいますよね。バイオテクノロジーの進歩を望んでいます。
言われているように、核兵器を鋤に打ち込むのは困難です。長期的なビジョンがあるかどうか興味があります。別の例を挙げると、サイバーセキュリティでは、時間が経つにつれて、私たちのシステムは脆弱性を発見し、新しい暗号化スキームなどを思いついたため、過去よりも今日の方が安全だと思います。
生物学でそのような妥当なビジョンはありますか。それとも、攻撃が有利な世界に固執するだけで、これらのツールへのアクセスを制限し、より良い監視を行わなければならないが、より堅牢な解決策はない世界にいるのでしょうか？
2004年に私が提唱したことの一つは、モラトリアムと善良な市民になるための自発的な登録で十分だと自分自身を騙すことをやめることです。また、監視と結果、そして人々が適切でないと思うことを報告することを容易にする内部告発者のメカニズムも必要です。
私たちには基本的に生殖細胞系編集に対するモラトリアムと不承認がありました。それにもかかわらず、誰かがそれを行い、多くの人がそれについて知っていました。それは明らかにモラトリアム全体と自発的および内部告発者の構成要素の失敗でした。
それは一人の脱落者だけで5年間機能しました。それは非常に印象的です。いいでしょう、半分空、半分満、それは認めます。
しかし、これらのシナリオの一部では、一人だけで十分です。内部告発者が介入することで、彼に3年間の刑務所を救うことができれば良かったでしょう。誰も死んだわけではありません。そうです。世界には現在、おそらく3人の健康な遺伝子組み換え児童がいます。彼らはすぐにティーンエイジャーになるでしょう。
しかし、それはシステムの失敗を示す良いテストランでした。私たちが望まないすべてのもののより良い監視と、よく知られた結果が必要です。
過去数十年間で、DNA配列決定のコストが100万分の1に減少し、合成で1000分の1になりました。あなたの研究室が主導してきた多くの作業であるCRISPRのような遺伝子編集ツール、マルチプレックス技術による大規模並列実験があります。
これらすべてにもかかわらず、なぜ私たちには大きな産業革命、新薬の大きなバースト、すでに実現しているアルツハイマーやがんの治療法がないのでしょうか。他の分野の他のトレンドを見ると、ムーアの法則があり、これが私のiPhoneです。
なぜ生物学ではまだそのようなものがないのでしょうか？
バイオテクノロジーの指数関数的発展
私たちは生物学において、ムーアの法則と同じ速度、少し速い程度のものを持っています。それはより最近のことで、それが一つの側面です。私たちは電子機器の巨人の肩の上に立って、追いつくために少し速く進むことができました。そうしていると言えるでしょう。
私たちにはバイオテック業界があり、その指数関数的曲線を使ってより良くなっています。私たちは大きなペイオフに近い、あるいは大きなペイオフの始まりに近いという他の側面もあります。現在、私たちは希少疾患の治療のような奇跡的なものを持っています。ワクチンもあります。
十分に離れて行けば、おそらく1兆ドルの様々なバイオテック関連のものがあります。私たちは電子機器と生物学、そしてAIとバイオテクをより徹底的に組み合わせる寸前にいます。私たちは、ムーアの法則と同じ軌道上にいるようで、それより良いかもしれません。
具体的に何の寸前にいるのでしょうか。2040年はどのように見えるでしょうか？
2040年では、わずか15年の話をしています。それはFDA承認の2サイクルかもしれません。2040年はポストAGIです。長い時間です。
それがポストAGIではないことを願います。私たちはAGIに到達するために少し急ぎすぎていると思います。スーパーAIだけでできる多くのクールなことがありますが、AGIには非常に慎重である必要があります。
とにかく、それについて話しましょう。私からあなたに質問があります。私たちは安全な方法で医療製品の承認時間をまだ短縮しています。しかし、それは指数関数を完全に変えるわけではありません。10年から1年に短縮するかもしれません。これまでのところ、COVID ワクチンの記録です。
それは10倍短いかもしれません。それは少し掛け算されるかもしれません。大きなことは、すべての設計がより良くなるので、失敗が少なくなることです。薬剤あたりのコストが下がるでしょう。従来薬や器具とは考えられていなかった、ある種のハイブリッドなものがあるでしょう。しかし、再び、それは完全に衝撃的ではありません。
それはその多くになるでしょう。多くのソリューションの多様性があるでしょう。どれくらい多くを話しているのでしょうか。薬の量を10倍にするのでしょうか。100倍でしょうか。
それが意味をなすかどうかさえ確信がありませんが、100倍は完全に驚くべきことではないでしょう。薬物の組み合わせが重要になり、それらを賢く使用することです。多くのものがあるでしょう。
たとえば、すべての疾患に影響を与える可能性のある年齢関連薬物のように、一部の薬物はすべてに影響を与えるでしょう。数がそれほど重要ではなく、質と影響と交差点、そして医師と一般市民が決定を下すのを助けるソフトウェアが重要だと確信していません。
具体的に何が変化を可能にしているのでしょうか。既存のコスト曲線が継続するだけなのか、それとも実現される新しい技術やツールがあるのでしょうか？
コスト曲線は新しいツールによって影響を受けます。
それは自動的なものではありません。サンガーシーケンシングとナノポアと蛍光次世代シーケンシングの間には大きな不連続性がありました。時にはそれは2つのものの融合です。明らかに、AIとタンパク質設計の融合はステップ関数を引き起こしました。これらのステップ関数は滑らかな指数関数に平滑化されますが、それらの多くがあります。
次のセットはおそらく、AIと発生生物学のような生物学の他の側面との融合でしょう。その後、発生生物学と製造の融合、発生生物学の征服です。つまり、DNAをプログラミング材料として与えられた任意の形状を作る方法を実際に知ることです。
それは大きなことでしょう。一般により多くの材料を持つことです。機械および電気工学で使用するすべての材料は、バイオテクノロジーによってより良く作られるべきです。
なぜですか？電子機器では、ムーアの法則が止まっているとは言いませんが、ロードマップによると2027年に出るはずの1ナノメートルプロセスと呼ばれるものについて考えてみてください。それは実際には1ナノメートルではありません。通常は2次元で、おそらく少し3次元で、中心間距離で40ナノメートル程度です。
生物学はすでに0.4ナノメートルの解像度にあり、3次元です。その第3次元をどのように数えるかによって、生物学がすでにいる密度は10億倍高い可能性があります。私たちは周期表全体を扱うことに少しもっと練習が必要なだけです。電気および機械工学でさえ、通常は周期表全体を、特に原子レベルでは使用しません。
生物学は原子精度を行うことが本当に得意です。
バイオテクノロジーによる製造革命
では、過去数十年間で半導体で原子ではないが原子レベルに近い製造を持っている理由は何でしょうか。40ナノメートル。そうです。非常に小さいです。生物学より線形に1000倍大きいです。しかし、私たちが作った進歩はこれまで生物学に関連していませんでした。ムーアの法則を実現したようです。
90年代の人々は、最終的に計算を行うバイオマシンを持つことになると言っていました。しかし、従来の製造プロセスを使用しているだけのようです。これらのものを作るのに生物学を使用することを可能にする変化は正確に何でしょうか？
いくつかのことです。一つは合成生物学の到来です。
私たちは以前から合成生物学を行っていました。組み換えDNA、一種の遺伝子工学を行っていました。それはその方向でした。しかし、合成生物学は本当に私たちを少し大きく考えることから解放しました。E.coliと酵母に焦点を当てて始まったにもかかわらず、例えば新しいアミノ酸について考えることを可能にしました。
アミノ酸で周期表全体を使い始めるか、アミノ酸が触媒できるものを使い始めれば、それは主要な障壁の一つを破ります。電気および機械工学と生物学の間の主要な障壁の一つは、光速で導電する物や、より一般的に信号を導電する物などの特殊な材料の使用でした。
しかし、生物学が作ることができる光速で導電するポリマーが確実にあります。従来のニューロンと光速で導電するプロセスを持つ混合ニューロンシステムを作ることができるでしょう。それは興味深いでしょう。
ですから、タンパク質を設計する私たちの能力が特に困難だったと思います。核酸の設計は素晴らしかった。2つのものを互いに結合させたいですか？Watson-Crick規則を使って調整するだけです。3次元構造を作りたい場合、実際に比較的単純な規則によって形態が決定される一種のものです。
それは発生生物学の働き方ではありません。それがどのように働くかをまだ理解する必要があります。しかし、DNA折り紙、DNAナノ構造は本当に機能します。
しかし、タンパク質でそれを行うことは、おそらく8年前頃まで、本当に、本当に困難でした。私たちは今、それに慣れ始めているところだと思います。DNAを作るためのチップの使用。あなたはDNA合成が1000分の1になったと言いましたが、話す相手によります。
私たちが2004年のNatureの論文で最初のチップベースの遺伝子を出したとき、基本的に人々はそれを約10年間却下しました。それを使った唯一の人々は協力者と卒業生でした。DNA合成のムーアの法則曲線にさえリストされていませんでした。1000倍安かったにもかかわらずです。単に無視されただけでした。
現在、私たちは10^17の遺伝子を作ることができるライブラリを作るという主張があります。それは通常のエラーを起こしやすいPCRやスパイクヌクレオチドのようにランダム化されていません。10^17、それは実用的であることが判明すれば、1000倍よりもはるかに大きな数です。
タンパク質設計とナノテクノロジー
タンパク質設計について言えば、90年代に考えることができたもう一つのこと、人々はナノテクノロジーについて書いていました、エリック・ドレクスラーなどです。現在、私たちはこの小さな分子機械に行ってほしい機能から、その機能を与えることができる配列に戻ることができます。
なぜこれが何らかのナノテク革命をもたらさないのでしょうか、それとも最終的にもたらすのでしょうか。AlphaFoldがそれを引き起こさなかったのはなぜでしょうか？
その一部は、ナノテクノロジーが元々は、エリック・ドレクスラーという着想の源が、ある意味で生物学を再発明したかったが、それはすでに存在していたということです。ですから、ダイアモンド複製機を設計する必要はありません。なぜなら、すでにDNA複製機があるからです。
問題は、何が欠けていたかでした。この生物学の再発明を動機づけていたものは何でしたか。それは材料でした。生物学は、超伝導体、伝導体、半導体、光速などの材料でそれほど優れていません。しかし、そこに向かっています。
すべてが第一原理ナノ構造に基づかなければならないルートを取るのではなく、生物学が物を作ることができる中間で出会うことができます。もちろん、液体窒素やより冷たい温度に下がると、現在知っている生物学は機能を停止します。
液体窒素で物が動くことができないと言っているのではありません、できます。しかし、それは探求されておらず、実際に必要でもありません。なぜなら、生物学が低温で動作するものを作ることができるなら、あるいは、これらの大きな生物学のライブラリを作ることができるので、現在の生物学では、おそらく10^17のin vitroで、それらを迅速にめくることができ、バーコード化することができます。
これは電子機器では決して行われたことがありません。電子機器でそれができないと言っているわけではありません。しかし、午後に10億種類の異なる電子材料を作り、それらすべてをバーコード化して、誰が勝つかを見たことはありません。しかし、少なくとも2004年以来、生物学では常にそれを行っています。
ですから、それは機会だと思います。私たちはそれらのライブラリを使ってはるかに優れた材料を作り、そのようにして最終的に室温超伝導体を得るかもしれません。
生物学から？ライブラリから可能です。私たちはそれを化学/生化学/エキゾチック材料ライブラリと呼んでいます。
重要なのは、それらがライブラリであることです。それらの一部が必ずしもポリマーである必要がないにもかかわらず、ある意味でポリマーに基づいています。
いつまでにこの材料科学革命を見ることができるかの予測はありますか。現在と、今AlphaFoldがあるという事実の間に何があるのでしょうか。
何が必要でしょうか。より多くのデータが必要でしょうか？
AlphaFoldは非常に良いですが、それは一部に過ぎません。AlphaFoldとは異なる大規模言語モデルがあります。例を挙げると、AlphaFoldでは、最後にチェックしたときに、セリンプロテアーゼのセリンをアラニンに置換すると、正確な折りたたみが得られます。
全体的な平均でAngstromの分数まで正確になります。しかし、機能しません。機能しないのです。そこで、並外れた精度か、進化的に何が起こるか、または実験で何が起こるかの知識のいずれかが必要になります。「いいえ、アラニンは機能しません。わかりましたか」と言うために。ですから、その深い洞察を与えることができるAIツールのあらゆる種類の組み合わせがあると思います。
AlphaFoldが構造を予測することがそのものが実際に機能するかどうかを教えてくれないなら、「Xをするナノマシンが欲しい、あるいはYをする材料が欲しい、そしてただそれを得ることができる」と言う前に何が必要でしょうか？
現在機能している方法、私たちを長い道のりに導くが、全道のりは導かない方法は、なんとなく機能するものがあり、それにインスピレーションを得たライブラリを作ることです。
それのバリエーションを作り、次にそれらのバリエーションのうちのどれが機能するか、それのバリエーションを作ります。続けることができます。それは進化が機能した方法のようなものですが、今度は信じられないほど高速でそれを行うことができます。原理的に、進化は100万年でいくつかの塩基対変化を組み込むかもしれません。
今、私たちは午後に数十億の変化を作ることができます。無駄な中性突然変異と致死的突然変異の束を持つことの無駄さを取り除くような方法ですべて誘導されています。ゲームチェンジャーになりそうで、より多くの焦点をそれらに持つ準中性のものを持つことができます。
欠けているもう一つのことです。私が知っているAIタンパク質設計ツールのどれも、特にそれを得意としていませんが、今話している最中に、私たちはそれを改善しようとしています、それは非標準アミノ酸です。
これらのツールの多くは、20のアミノ酸を使用する3D構造のライブラリの追加と、20のアミノ酸のすべての配列を並べる大規模言語モデルに依存しているからです。私たちは余分なものにはほとんど経験がありません。
しかし、非標準アミノ酸を生成することに革命が起こっており、アミノ酸が共有結合の一部としてか、容易にリガンド化されたものとして、周期表全体のすべての安定元素を持つことができます。それらのそれぞれを私たちのモデルに取り入れて訓練する必要があります。
しかし、それが入ってくるとすぐに、非常に迅速に全く新しい一連の材料を手に入れることになります。
最終的に、あなたのライブラリの機能の決定は一種のコンピュータです。AIを使ってライブラリを最適に設計します。本当に中性で本当に深刻にダメージを受けたものを避けます。しかし、真ん中のもの、実際にそれをシミュレーションではなく、現実の生活で展開します。
しかし、それは非常に安価で、非常に高速で、非常に正確です。シミュレーションをしていないので、100%の精度です。仮定をしていません。仮定である量子電気力学から、仮定である量子力学、仮定でいっぱいの分子力学に進んでいません。本当のことをしています。ですから、一種の自然計算を行っています。
次に、そのデータを取り、さまざまな方法で非常に効率的に収穫し、より従来のAIに戻し、それのもう一つのラウンドを行うことができます。
これらの言葉を聞くと、世界が物理的に大きく異なって見えることを期待すべきように思えます。しかし、なぜ2040年までにもう少し薬を得るだけなのでしょうか？
まあ、そこで止まるつもりはありませんでした。会話が続くことを知っていました。
特定の年を決めているわけでもありませんが、これはかなり迅速に進む準備ができています。実践者が非常に少なく、それがしばらくそれを止めるものです。
実際に材料はより速く進むはずです、規制承認をそれほど必要としないからです。
正しいアイデアを得ると、人々を募集するのは難しくないということの一つです。たとえば、Feng Zhangと私の研究室がCRISPRを出したとき、私たちはそれぞれ次の2か月で、システムを複製したい人々から10,000の要求を得ました。
非標準アミノ酸とタンパク質設計と新しい材料の作成にAIを使用することで、それが起こることを望んでいます。うまくいけば、それは一夜にして数万人を募集するでしょう。
AIと生物学の融合
タンパク質空間、カプシド空間で考えるAI、生物学的またはDNA配列の予測について、あなたはより興奮していますか？それとも、言語で訓練され、英語で書くことができ、「ここに実行すべき実験があります」と英語で教えてくれるLLMについてより楽観的ですか。
AI と生物学を考えるとき、これら2つのアプローチのどちら、あるいはそれらの組み合わせがより有望でしょうか？
私は言語AIよりも科学AIにはるかに興奮しています。言語では、私たちはすでにかなり良い状態にあります。
私を心配させているのは、言語の次のレベルに到達するにはAGIまたはASIが必要だということです。それは非常に危険です。それをどう扱うかをまだ十分に理解していないと思います。
多くの安全組織と多くの安全規則などがあります。激しい競争があるときに通常起こることは、それらの安全規則が弱体化され、脇に押しやられることです。それらが押しやられなかったとしても、私たちは完全に異質なタイプの知能を教育するために、自分たちの倫理を十分に理解していないと思います。
私たちは次の世代の人間にそれを伝える方法をかろうじて知っています。ですから、それを整理する時間が必要です。急ぐ必要はありません。これは完全に人工的な緊急事態です。これは、何百万人もの人々が科学を遅らせれば死んでいたCOVID-19のようなものではありません。
これは、危機があるとすれば、それを解決しようとしているからではなく、私たちが作り出したからです。
ですから、AGIとASIは非常にゆっくり進む必要があり、少し狭い科学的目標を倍増する必要があると思います。それでも、非常に慎重である必要があります。安全なAIが何を構成するかについて、ある種の国際的合意が必要です。
安全な超知能を構築したとしましょう。それは生物学の進歩をどれだけスピードアップするでしょうか。データセンターで常に考えているジョージ・チャーチが100万人いる場合、それは10倍のスピードアップでしょうか？
それは遅くすると思います。それは排除すると思います。なぜなら、最初に結論するのは、生物学は私に関連していないということだからです。なぜなら、私は生物学でできていないからです。
彼らにそれを気にかけさせることができると仮定しましょう。データセンターに100万のあなたのコピーがあります。生物学の進歩はどれくらい速くなりますか。彼らは実験を直接実行することはできません。データセンターでものを言い、考えることしかできません。
それが安全であるという必要な保証に近いものは何も持っていないと思います。
しかし、安全性を脇に置きましょう。悪い点を計算するのが困難なだけでなく、良い点を計算するのも困難です。完全なゲームチェンジャーになる可能性があります。
しかし、一方で、地球上のどこでも瞬間的な輸送を得ることができると言ったとしたら、「はい、それはゲームチェンジャーになる可能性があります」と言うことができます。しかし、本当にそれが必要でしょうか。それは本当に重要でしょうか。
より良いZoom電話を持つか、キッチンで欲しいものをすべて得る方法を学び、もう旅行する必要がないほうが面白いかもしれません。
ですから、求めるものに注意してください。本当に気にしない、気にすべきではない、気にしたくないかもしれないものに向けて私たちの優先順位を傾ける可能性があります。
しかし、実験を実行する必要があり、これらの他のことが必要なので、あなたの100万のコピー、あるいはより多くの賢い人が考えることが、それでも何らかのスピードアップを得るかに興味があります。
基本的に、より多くの賢い人がいれば生物学はどれだけ速く進むかということで、これはAIが何をするかもしれないかのある種の代理です。
これらは素晴らしい質問で、答えを知っているとは言いたくありません。しかし、「9人の女性がいれば、1か月で妊娠を行うことができますか」という質問のようなものです。現在のところ、いいえ。しかし、あなたはそれに取り組んでいますよね。
いいえ、しかし同じことは、多くの人々を必要としない特定のことがあるかもしれないということです。わからないだけです。
一世代で何千ものアインシュタインレベルの創造性と知性を同時に持つという多くの経験はありません。実際、精神的病気や他の人の世話をするという気晴らしがなければ、私たち全員がもう少し効率的になることができる可能性があります。
今、他の人の世話をすることは非常に良いことかもしれません。世話をする人がいなければ、社会的に何か悪いことが起こるかもしれません。
ですから、これらのことは非常に複雑で予測困難です。
現在、ベビーステップ、あるいは実際にはかなり大きなベビーステップは、疾患を排除するか、少なくとも人々が適切と見なすように自分自身の疾患を排除することを可能にすることだと思います。
脳オルガノイドと知性の複雑さ
あなたは脳オルガノイドと脳コネクトームなどに取り組んできました。その仕事は、知性が根本的にどれほど複雑かについてのあなたの見解をどのように変えましたか？オルガノイドがそれほど複雑ではない、あるいはそれらの成長方法を記述するのに非常に少ない情報しか必要ないことを実現したため、AIについてより強気になりましたか？
それとも、「いいえ、これは実際に思っていたよりもはるかに複雑です」という感じですか？
私は常にそれが非常に複雑だと感じていました。
また、私たちがそれを工学的に操作できるものだとも感じていました。確実に、平均に比べて脳が深刻に挑戦されている壊れた端のスペクトラムで多くの進歩を遂げました。遺伝的疾患の大きな部分で、その結果の一つとして、子供が致死的であるか、生涯の欠陥を引き起こすほど発達が遅れることがあります。
私たちは関与する遺伝子を知っており、場合によっては遺伝カウンセリング、遺伝子治療、それに対処するその他の治療を行う方法を知っています。もう一方の端では、認知機能の向上による認知機能低下の減少があり、これは有望性を示しています。しかし、再び、それは初期段階の重篤な認知障害が後期段階の構成要素を持つようなものです。
しかし、脳をエンコードするのにどれくらいの情報が必要かということについては、脳は体と完全に絡み合っているため、脳だけを作りたい場合でも、必要なゲノムがそれほど少ないとは確信していません。
あなたは10^11のニューロン、10^14のシナプスを持っています。特定の脳を再現したい場合、それをinシリコ、ある種の無機マトリックスでコピーを作ることによって行う方が簡単なのか、それともコピーを作ることによって行う方が簡単なのかは推測です。
それらの両方は困難になるでしょう。複雑な本のコピーを作りたい場合、詩などのすべてのニュアンスを完全に別の言語に翻訳しようとするよりも、各ページの写真を撮る方が簡単だと言えるでしょう。目標が単にそれを複製することであれば。
脳についても同じことが言えるかもしれません。しかし、脳を複製することはおそらく、それを合成することよりもはるかに多くの情報を伴うでしょう。これを定義するために、10^14のシナプスは数十億ではなく10^14であるゲノムよりもはるかに多くのバイトを必要とするでしょう。
しかし、幼児として最初から始まる別の動物を作るのではなく、特定の脳構成を複製したい理由があるかもしれません。
バイオボットと複製システム
工学的なことに戻ると、しばしば人々は「見てください、E.coliが30分ごとに複製できるという存在証明があります。昆虫も非常に速く複製できます。しかし、人間の工学を使った製造能力では、生物学では何もできないことを行うことができます。無線通信や核分裂エネルギーやジェットエンジンのようなことです」と議論するでしょう。
昆虫の速度で複製できるが、ジェットエンジンや無線通信などにアクセスできるバイオボットが何兆個も走り回っているというアイデアはどれほどもっともらしいでしょうか。これら2つのことは互換性がありますか？
特定のことは互換性がないようです。
核分裂炉の温度のようなものは明らかに互換性がありません。しかし、生物学的システムが他のものを作ることができる可能性があります。たとえば、巣を作ることができます。鳥は巣を作ることができます。鳥の複製サイクルの一部として巣全体を考えることができます。
ですから、30分の倍化時間で複製する生物学的なものが核反応炉を作ることができると言うことができます。それがその巣になりますが、材料の範囲を拡張する必要があります。
ある意味で、私たちはすでにこれを行っています。人間は、30分ではなく20年以下で複製する生物学的なものです。それは根本的に私たちを制限しているのでしょうか？
はい、おそらくそうです。しかし、考えてみると驚くべきことです。トウモロコシ畑や核反応炉を取り、突然30分後に2つ、4つ、8つを得ることができたらどうでしょう。
それは非常に興味深い概念です。私はHow to Grow（Almost）Anythingというコースを教えています。MITのNeil Gershenfeldと一緒に働いており、彼はHow to Make Almost Anythingというコースを持っています。私たちは、彼の機械電気工学が私たちの生物学的なものと出会う中間で出会おうとしています。
実際、私たちのどちらも、小さなラボで作ることが非常に困難な、あらゆる種類の小さなギャップと物があるため、ほとんど何でも作ったり成長させたりすることはできません。物を作るために数十億ドルのファブに依存するものが世界中にあります。
しかし、私たちはそれを削っています。核反応炉を作るよりも小さなベビーステップは、電話を作ることかもしれません。あなたは無線通信を言いました。
それは合成生物学コミュニティ、おそらくiGEMなどの小さなチャレンジ目標であるべきです：バクテリアにラジオを作らせることです。実際、Joe Davisはアーティストです。彼は私の研究室、その前にAlex Richの研究室と提携していましたが、彼はバクテリアラジオを作りましたが、それは科学的な端よりも芸術的な端にありました。
しかし、それは良い目標だと思います。
全ゲノム工学の可能性
既存の人間の変異プールに存在しない表現型でさえ、理解が十分に高いため、それを現実化できるレベルまで全ゲノム工学を行うには何が必要でしょうか。
たとえば、もし私が翼が欲しいとしたら。
ボトルネックは私たちの理解でしょうか。ボトルネックは私のゲノムにそれほど多くの変更を加える能力でしょうか？
これの一部は、私が言ったように、発生生物学の規則を学ぶことに関係しています。私たちは現在分子レベルで形態を決定することができます：タンパク質、核酸。細胞の多細胞レベルでの決定では、行うことができることがはるかに多く、はるかに速くできます。
しかし、私たちはまだその言語を知りません。私たちは、先ほど話した転写因子のような、それを行うツールを得る寸前にいると思います。移住の活用、拡散因子の勾配、化学走性などです。
それは私たちが必要とするものの一つですが、実際には多くのことが必要です。
地球外生命の可能性
生物学における発見で、天文学や他の分野ではなく、地球上の生命が銀河で唯一の生命だとあなたを確信させるものは何でしょうか？
逆に、いいえ、それは銀河で何千回も独立して発生したに違いないとあなたを確信させるかもしれないものは何でしょうか？
ああ、あなたが何を言っているかわかります。天文学では、電波信号や光信号を検出することかもしれません。
生物学では、その種の証拠は、プレバイオティック条件を使用して実験室で生命を得る本当に簡単な方法を示すことでしょう。否定的なことを証明するのはより困難です。なぜなら、私たちは可能なすべてのプレバイオティック条件を知らないからです。おそらくその数は膨大でした。様々な異なる塩分で海で乾燥し、太陽と雷などのすべてのもので、10^20リットルの水があります。
もし無機物、シアン化物誘導体と還元化合物から、細胞複製構造まで、実験室で非常に簡単な経路を再構築し、示したなら、それは少なくとも生命が存在すると信じさせるかもしれません。
今、ドレイク方程式の他の部分が関わってくるかもしれません。知能を得るのは困難かもしれません。なぜなら、知能は必ずしもあなたの最善の利益になるとは限らないからです。
そして、知的生命を得た場合、ロボティクスが引き継いで自分自身を殺すことなく、社会の崩壊なしにそれを維持するのは困難です。それについて実験するのは困難です。
しかし、あなたの質問に対して、非生物システムから生物システムへの複数の異なる方法を示す実験は興味深いでしょう。
再び、否定的なことを証明するのは非常に困難だと確信していません。知的生命とある種の原始的なRNAのものの間で、もしあるとすれば、このレベルのようなものが天の川の他の場所に存在する可能性が50％未満だと言うステップはどこでしょうか？
これらは非常に挑戦的な問題です。5桁以内でさえ言うことができるかどうか、ましてや50％かどうかさえ確信していません。
私は、シミュレーションよりも探査からそれが来る可能性の方が高いと思います。悲しい事実は、地球外に送ったミッションのほとんどが実際に生命を探していないことです。生命を探すことができた構成要素を持っていました。
生命を探すことができたもので、十分な構成要素を持っていなかった数が悲しいほど多いです。生命を探すことができたものは、実際にそれを探していませんでした。陽性の結果を得ると、Pioneerで起こったように、それらを却下します。
木星と土星の様々な月から出ている間欠泉を見始めるだけだと思います。非常に多くの水があります。地球上よりも、凍っていない液体の水が太陽系に50倍多くあります。
それらの一部が良い繁殖場だった可能性はないでしょうか。多くの乾いた土地がすぐ隣にある日当たりの良い海岸が必要かもしれません。おそらくこれらは氷に囲まれた巨大な海で、それは理想的ではないかもしれません。
とにかく、何が飛び出してくるかを見るために、それらの噴水を見る必要があります。それは高い優先事項です。
火星の水についても同じことが言えます。それはおそらくよりアクセスしやすいでしょう。しかし、太陽系のそれらすべてを使い果たすまで、それらはおそらく最も簡単です。それでも数十億ドルの実験について話していますが、より説得力があると思います。
再び、否定的なことを証明するのは困難でしょう。
太陽系のすべてでこの否定的なことを見つけたとしても、そこにはるかに多くの多様性があり、それを行うことができたはずです。
将来の製造技術
1000年後、私たちがまだ最先端の工学、製造の最前線でDNAとRNAとタンパク質を使用している場合、どれくらい驚くでしょうか。
「ああ、それは理にかなっています。進化は何十億年もの間これらのシステムを設計しました」と思うでしょうか。それとも、「ああ、進化が見つけたものがたまたま製造や情報保存の最良の方法だったというのは驚くべきことです」と思うでしょうか。
どちらにも驚かないと思います。どちらの方向にも進む可能性があると想像できます。
タンパク質を触媒として、場合によっては触媒だけでなく足場としても使用して、本当に驚くべき材料を作ることを想像できます。すでに起こっていることの一つ、1000年先に行く必要はありません、はアミノ酸の数が増加していることです。20から根本的に増加しています。
かなり早く、標準的なものと同時に34の新しい非標準アミノ酸をE.coli細胞で使用できるシステムを持つと思います。34+20は20よりもはるかに大きいです。
4つの核酸成分以上は必ずしも必要ないと思います。確実に多くの修飾されたものがあります。水素結合さえ関与しない代替塩基対の束があります。ですから、もっと持つことができるかもしれません。しかし、主なことはこの情報保存です。それがビット、デジタルバイナリであろうと、ゼロと1だけです。
それは電子的に行うことの99％に対して非常にうまく機能します。4つを持つことは2つよりも良いかもしれませんが、6つが本当に必要でしょうか。わかりません。驚かないでしょう。
もう一つの可能性は、DNAのバックボーンを変更することです。
ACGTを維持するかもしれませんが、ペプチドから作り、少し小さく、少し互換性を高くします。わかりません。新しいアミノ酸収集の一部かもしれません。
もっとあるでしょう。これらは私の原始的な21世紀の脳が思いついているものです。1000年後、それは全く新しい千年紀になるでしょう。
進化が無線技術を発見しなかった理由は理にかなっています。
しかし、20以上のアミノ酸やこれらの異なる塩基のようなもので、塩基対当たり2ビット以上を格納できるもの、たとえば、あなたの仕事に基づくと、この冗長性があったコドン再マッピングスキームのようなもので、他のことに使用できた余分な情報があったようです。
40億年の進化がすでに生物にこれらの能力を与えなかった説明はありますか？
進化はうまくいくものを使う傾向があると思います。
全く新しい塩基対を作ることへの投資は高かったでしょう。それから何を得るかさえ明確にしていません。Floyd Romesbergなどのように、新しい塩基対で複製と転写と翻訳を持つシステムを作りました。
しかし、技術社会においてさえ、それが何を得るかは明確に説明されていません。技術では、すべての中間体が段階的に有用でない物事に飛ぶことができます。しかし、進化は、私たちが知る限り、一般的に、ある官僚機構のように、すべての変更を正当化しなければならないことに制限されています。「この歩道を設置するつもりなら、都市を建設する前にそれを正当化しなければなりません」
未来の研究展望
遺伝子編集から種の復活、老化逆転まで、現在取り組んでいる、あるいは取り組んできた多くの異なる技術について話してきました。あなたの研究ポートフォリオの中で誇大宣伝されていない技術で、より多くの人が話すべきだが見過ごされがちなものは何ですか？
それを言うとすぐに誇大宣伝されるので、言うのは困難です。
これまでにこの質問をされたことがあるなら、もう遅すぎます。
非常に成熟していて、ある意味で非常によく理解されているが、それにもかかわらず無視されていると思うものの一つは、以前に選んだであろう例は配列から遺伝子を作ることでした。
配列は通常、RNAを定量化したり、そのようなことに分析的に使用されていました、元のAffymetrixタイプの配列。しかし、私たちはそれらを遺伝子配列に変えました。人々は単にそれを使っていませんでした。それはNatureに載りました。隠れて見えるところにありました。
とにかく、それは何らかの理由で誇大宣伝されていませんでした。私が言うであろうことは、遺伝カウンセリングが誇大宣伝されていないということです。それはある意味で遺伝子治療と明らかに競合し、すでに生まれた人々には明らかに適用されませんが、将来の人々、遠い将来ではなく、次の数年の人々には適用されます。
私たちは潜在的な親を診断し、回避する機会があります。これは1985年以来Dor Yeshorimで実践されており、完全に合理的なコミュニティの対応です。
それはあらゆる種類の非常に深刻な遺伝性疾患を排除または大幅に減少させました。時には、それがどのように提示されるかによって、優生学として却下されます。私がDor Yeshorimがそのように記述されるのを聞いたことはめったになく、当然です。
彼らが行っていることは、これらの子供たちが新生児としてすぐに治療するか、同じ疾患が欠けているように親にカウンセリングするかどうかに関係なく、標準的な医学です。
優生学の問題は、それが強制されたことでした。政府がそれを人々に強制しました。人々に選択を可能にしたのではありません。選択を人々から取り除いたのです。それが間違っていたことです。そしてそれが混乱です。しかし、これが誇大宣伝されていない理由の説明だとは思いません。
人々がデートしているとき、必ずしも生殖について考えているわけではないからだと思います。そして、生殖について考えているとき、それらが稀だから、必ずしも深刻な遺伝的疾患について考えているわけではありません。
私は稀なことを扱うことの私たちの困難だと思います。シートベルトに対する大きな抵抗がありました。なぜなら、1％未満の人が自動車事故で死亡したり、怪我をしたりしたからです。
喫煙をやめることに対する大きな抵抗がありました。シートベルトと喫煙に対する抵抗がどれほど大きかったかを想像するのは私たちにとって困難です。しかし、最終的に私たちはそれを乗り越えました。これは似たようなことだと思います。
子供たちのうち3％だけが遺伝的疾患によって深刻に影響を受けており、彼らは「私はそれほど不運ではありません。私は97％にいます」と感じています。
もしそれが競馬場やカジノで勝つ確率だったら、97％の勝利、良いですが、あなたはそれらを取るでしょう。しかし、子供の将来が危険にさらされているとき、それは正しい解決策ではないと思います。
もう一つは、それがトロッコ問題と関係があると思うことです。それに影響を与えなければ、あなたの責任ではありません。しかし、実際にはすべてがあなたの責任です。
何もしないことは決定です。ですから、「何もしないで、彼らが損傷を受けて出てきても、それは私のせいではない」ようなものだと思いますが、そうです。
David Reichは、インドについて、特にカーストと内婚結合の長い歴史のため、劣性疾患の高い量を持つこれらの小さな亜集団があったと話していました。ですから、そこでは、それは特に価値のある介入です。
あなたとDavidが言っていることはわかりますが、それは危険な二分法だと思います。インドだけでなく、世界中にたくさんあります。実際、私たちは皆ボトルネックを通り抜けました。しかし、それは率を3％から6％程度に変えます。
しかし、重要なのは、3％でもまだ受け入れがたいということです。直接影響を受ける人命だけでなく、家族全体の悲劇的な損失です。
非常にしばしば、片方または両方の親が仕事を辞めて、フルタイムの介護と資金調達に費やさなければなりません。なぜなら、これらは非常に高価な疾患でもあるからです。
また、偏見を持たないよう注意する必要があります。ですから、多くの家族が修正されても、修正されることを望まない人々を指差すべきではありません。なぜなら、それは彼らの選択だからです。
しかし、言葉が広まり、肯定的な結果を見ると、これまでの最もシンプルな医学の一部として見られると思います。それは非常に安価です。実際、ゲノムあたり100ドルを費やすため、ゼロ未満です。おそらくすぐにもっと少なくなるでしょう。全体が分析されます。
機会費用で失われる数百万ドル、労働力の一部でない彼らの世話をすることなどと比較してください。ですから、投資収益率は驚異的です。少なくとも合成生物学の父が語る老化逆転、種の復活、武器化されたミラーライフ — ジョージ・チャーチ10倍の投資収益率です。公衆衛生の観点からは当然のことです。イギリスの国民保健サービス、アメリカの保険会社を通じてこれに対して支払うことができるはずです。
それは保険会社を、あなたの私生活を詮索してからあなたの料金を上げる悪者から、あなたにこの無料の情報を与え、あなたがそれをどうしたいかはあなた次第にする存在に変えます。アドバイスを受け入れれば、数百万ドルを節約できます。
遺伝カウンセリングは、これらの単一遺伝子疾患に対する遺伝子治療よりもより重要な介入だと思いますか、あるいは将来でもより大きな影響を持ち続けるでしょうか？
絶対にです。実際、私は遺伝子治療会社に、希少疾患には遺伝カウンセリング解決策があるため、非常に一般的な疾患に投資すべきだと助言しました。
自然突然変異と優性の例外を除いて、これらはおそらく体外受精クリニック型の解決策です。しかし、希少な劣性はマッチメイキングとあらゆるレベルで対処できます。
とにかく、私は遺伝子治療会社に、老化関連疾患や感染症のような一般的な疾患に投資すべきだと助言しました。
実際、COVIDワクチンは遺伝子治療として処方され、コストは1回当たり20ドル程度でした。60億人がそれから恩恵を受けたか、60億人がそれを摂取し、全人口で証明されました。
ですから、それが遺伝子治療のより適切な使用法だと思います。
実用的な理由で、FDA承認などを得るために、希少疾患に向かうかもしれませんし、それは完全に問題ありません。しかし、費用対効果を考えると、遺伝子治療のスイートスポットは老化関連疾患であり、希少疾患のスイートスポットは遺伝カウンセリングです。
最終的な質問
最後にいくつかの質問で締めくくります。20年後、私たち全員が振り返って「知っていますか、NSFとNIHとこれらすべての予算が爆破されてDOGEされたりしたのは、結局のところ良いことだったと思います」と言うシナリオがあるとしたら、
あなたがこれが起こりそうだと思うとは言いませんが、最終的に肯定的な物語が語られることになるとしましょう。それは何かもしれませんか？おそらく異なる資金構造を思いつかなければならないのでしょうか。基本的に、この戦後の基礎研究システムが覆された場合の最良のシナリオは何でしょうか？
これには前置きしなければなりません。科学者が質問に答えて可能性を探るとき、それは彼らがそれを提唱していることを意味しません。
過去に人々が私にネアンデルタール人についてのとんでもない質問をしたことがあり、その後、私がそれについて熱狂的だったかのように記述されました。私はNIHとNSFの予算が削減されることについて熱狂的ではありません。
それは私たちに慈善活動と産業スポンサー研究についてより真剣に考えることを強制すると言えるかもしれません。それは良いことかもしれません。それは私たちが基礎研究をするのではなく、社会が実際に必要としていることにより注意深く耳を傾けるようにするかもしれません。
私は基礎研究の大きな支持者ですが、おそらく平均以上に、最初から基礎研究を社会的ニーズに結びつけています。基礎研究を行うことと同時に社会的ニーズについて考え、行動することが実際に基礎研究を妨げるとは思いません。それは肯定的なことかもしれません。
それは現在、次の帝国である別の国家を作る可能性があります。中国が今、アメリカの後の次の帝国になる可能性があります。
これは肯定的な物語でしょうか？中国にとってはそうかもしれません。誰にとって肯定的な物語かを特定しませんでした。アメリカがイギリスに取って代わり、イギリスがスペインとポルトガルに取って代わりました。それは動き続けます。新鮮な血が時として良いことです。再び、私はこれを提唱していないと前置きします。
他に何がうまくいく可能性があるでしょうか。社会が個人的にはうまくできないことを集合的に行うのがかなり得意な特定のことがあります。
道路、学校、科学の建設がその例です。私たちがそれを行う方法を学ぶことができないという意味ではありません。ある程度、ゲーテッドコミュニティを建設するとき、その多くは私的資金で行われます。
道路と学校とほぼすべてを建設する方法を理解することが可能です。それは私たちがある種のハイパー資本主義に遭遇することを意味します。それはそれに伴うあらゆる種類の病理をもたらすかもしれません。
研究室の成功の秘密
あなたの仕事の性質、おそらくより一般的には生物学について、一つの研究室がこれほど多くの進歩の背後にいることを可能にするものは何でしょうか？
私がより馴染みのあるコンピュータサイエンスという分野では、一つの学術研究室に行って、最もエキサイティングで多くの画期的な仕事を行っている研究室を含めて、そこから100の異なる会社が形成されたという類似のものはないと思います。
あなたの学術研究室の性質でしょうか？生物学研究の性質でしょうか？このパターンを説明するものは何でしょうか？
まず第一に、あなたの評価でそれほど寛大であることに感謝します。おそらく大目に見てください。しかし、それが何かというと、適切な場所、適切な時間にいることだと思います。
ボストンは独特の文化です。それは自動的に最高で最も聡明な学生とポスドクの一部を引きつけます。それは十分に密集しています。時々、人々は富を宇宙全体や地球全体に均等に広げたいと思います。それを集中させることに利点があります。
配偶者は同じ分野で他の仕事を見つけることができます。バイオテクと製薬とMITとハーバードとBUなどの集中を持つこと、すべてが東海岸や西海岸全体に広がるのではなく、実際に歩いて回れる都市にあることは一つのことです。それが出発点です。
そして、早い段階から基礎科学と社会的ニーズの間のこのダイナミックを何としてでも保ち続けることを選択する研究室は、研究室が始まったときに大きな外傷を引き起こしますが、その後いくつかの勝利を得ます。
それは、ボストンの建設のように、正のフィードバックループを構築し始めます。ハーバードとMITとハイテク新興企業が多ければ多いほど、製薬も増えます。文献でいくつかの勝利を得ると、全く別のレベルの人々が来始めます。
おそらく彼らは以前はそうではなかったのに、すでに起業を目指しています。とにかく、それはゼロから飛び始めることができない方法で進化します。
砂漠の真ん中に突然ハーバードとMITを作り、キャリアの早い段階でこの種のリスクを取る研究室を突然作ることはできませんでした。また、指数関数が現れ始めているため、タイミングも良いです。指数関数は、ホッケースティックの始まりとホッケースティックの終わりでほぼ同じですが、進行するまでそれに気づきません。
それがコンピューティング、AI、バイオテクで起こっていることです。それらはすべてこの時点でピークを迎えています。ですから、学術から産業への技術移転での正のフィードバックループをすでに持っていたどの研究室も、その指数関数から非対称的に恩恵を受けるでしょう。
指数関数である程度、本当に非常に生産的に見えることができますが、実際には坂を滑り降りているだけです。「はい、私がどれほど生産的か見てください。飛行機から飛び降りて、着実に加速しています」のようなものです。
昨日、私は多くのバイオテク創設者と夕食をしました。明日あなたにインタビューすると言いました。
誰かが「待って、ここにいる人のうち何人がある時点でジョージの研究室で働いたり、彼と働いたりしたことがありますか？」と尋ねました。
70％または80％の人が手を挙げたと思います。
その人の一人が「ああ、彼にどうやって才能を見つけるかを聞くべきです」と提案しました。これらの主要な会社を建設している、または画期的な研究を行っている人々の多くがあなたによって採用され、あなたの研究室で働いたことは事実だからです。
では、どうやって才能を見つけるのでしょうか？
それを才能を見つけることとして組み立ててくれて嬉しいです。
私の研究室に入るには現れるだけで十分だという少なくとも一つのミームを聞いたことがありますが、それは絶対に真実ではありません。まず第一に、多くの自己選択があります。
率直に言って、私たちは好みが分かれます。技術開発は、遺伝子を選び、病気を選び、現象を選んで、生涯それを叩き続ける通常の生物学と全く同じスキルセットではありません。
これは、ライブラリの100万メンバーが失敗し、おそらく1つか2つが成功するライブラリを作るようなものです。それは非常に異なる態度です。それははるかに工学的ですが、ほとんどの工学とも異なります。
工学は通常、その方法でライブラリを使用しません、何百万、何十億の構成要素がランダムではないが、それらの多くが失敗するでしょう。
ですから、質問は選択基準でした。自己選択があります。次に、インタビューで、私は通常、素晴らしい人を探していると彼らに言います。
必ずしも天才を探しているわけではありません。結果的に多くの天才がいます。それは素晴らしいことです。しかし、素晴らしい人は、研究室でその後どれだけうまくやるかを非常に予測すると思います。
結果として、私たちは、激烈な分野にいるとされているにもかかわらず、互いに非常に親切な国際的な卒業生のセットを持っていると思います。そして、彼らは他の人々にも親切だと思います。ですから、素晴らしいことが一つの基準です。
多分野性。多分野のチームを分野専門家から構築するのは困難です。
それぞれが2つの言語または2つのスキルを知っている2人がいれば、共通点がなくても、新しいスキルを学ぶことができることを示しており、その後それぞれが彼らを結ぶスキルを追加するでしょう。それが3番目のことです。
私が言う3つの主なことです。
最終的な質問：AIとバイオの未来
最後の質問です。AIの進歩の速いペース、この技術に対して慎重であるべきだというあなたの指摘は理解していますが、デフォルトでは非常に速く進むと予想し、AI進歩に対する何らかのグローバルモラトリアムがないと予想されることを考えると、ビジョンは何でしょうか？
私たちは今後20年以内に真のAGIを持つ世界になる可能性が非常に高いです。その事実を考えると、生物学のビジョンは何でしょうか。
AIが100年先だったなら、脳や遺伝子治療などで行っている研究があり、それが対処に役立つか、同じページにいるのに役立つかもしれないと言えるでしょう。AIがどれほど速く起こっているかを考えると、このバイオAI共進化のビジョンは何でしょうか、あるいはそれがどのようなものになるかもしれません。
安全性の問題を処理し、それが最優先事項でなければならない場合、私たちはおそらくほぼ完璧な健康を持つことになるでしょう。なぜそうならないでしょうか。それは非常に速く進むでしょう。AGIなしでも通常のAIだけでかなり速く進むでしょう。
しかし、それにAGIを加えれば、それもまた正のフィードバックループになるでしょう。なぜなら、修正されたりより良い医療にアクセスできるようになる人が多ければ多いほど、必要に応じてAIにプロンプトを与えるのを助ける人が増えるからです。おそらくそれが必要でしょう。
人と機械が調和して働く、より多くのハイブリッドシステムを持つでしょう、この非常に肯定的なシナリオで。
それは終わるのに良いビジョンですね。
ジョージ、お越しいただきありがとうございました。ありがとうございました。
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