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  • Nine years ago,

    9年前

  • my sister discovered lumps in her neck and arm

    私の妹は首と腕にしこりを見つけました

  • and was diagnosed with cancer.

    がんと診断されました

  • From that day, she started to benefit

    その日から 彼女は

  • from the understanding that science has of cancer.

    科学による がんに関する理解の 恩恵を受けることになりました

  • Every time she went to the doctor,

    医者に行くたびに

  • they measured specific molecules

    特定の分子を測定しました

  • that gave them information about how she was doing

    それは彼女の調子はどうか 次にどうすべきかの

  • and what to do next.

    情報を与えました

  • New medical options became available every few years.

    数年ごとに新しい医学的選択が 可能になっていきました

  • Everyone recognized that she was struggling heroically

    彼女が生物学的な疾患と 毅然と戦っていることを

  • with a biological illness.

    皆が認めました

  • This spring, she received an innovative new medical treatment

    この春 彼女は臨床試験として

  • in a clinical trial.

    革新的な新規治療を受けました

  • It dramatically knocked back her cancer.

    それは劇的にがんを弱体化させました

  • Guess who I'm going to spend this Thanksgiving with?

    今度の感謝祭を私が誰と過ごすか 当ててみてください

  • My vivacious sister,

    私の快活な妹ですよ

  • who gets more exercise than I do,

    私よりもよく運動をします

  • and who, like perhaps many people in this room,

    そして この会場の皆様と同様に

  • increasingly talks about a lethal illness

    致命的な疾患のことを

  • in the past tense.

    過去形で話すことが増えてきました

  • Science can, in our lifetimes -- even in a decade --

    科学は我々が生きている内に いや10年以内にも

  • transform what it means to have a specific illness.

    特定の疾患に対する考え方を 変えてしまう可能性があります

  • But not for all illnesses.

    でも全ての疾患に対してではありません

  • My friend Robert and I were classmates in graduate school.

    ロバートと私は大学院で クラスメイトでした

  • Robert was smart,

    ロバートは聡明でしたが

  • but with each passing month,

    月日が経つごとに

  • his thinking seemed to become more disorganized.

    思考が乱れていくように見えました

  • He dropped out of school, got a job in a store ...

    大学院を中退し ショップ店員をしましたが

  • But that, too, became too complicated.

    店の仕事さえ 難し過ぎてできなくなりました

  • Robert became fearful and withdrawn.

    ロバートはおびえ 引っ込み思案になりました

  • A year and a half later, he started hearing voices

    1年半後 彼には いろいろな声が聞こえるようになり

  • and believing that people were following him.

    誰かに後を付けられていると 思い込むようになりました

  • Doctors diagnosed him with schizophrenia,

    医者は統合失調症と診断し

  • and they gave him the best drug they could.

    最良の薬を処方しました

  • That drug makes the voices somewhat quieter,

    薬のおかげで 声は幾分静かになりました

  • but it didn't restore his bright mind or his social connectedness.

    でも彼の明晰な頭脳と社会的繋がりは 回復しませんでした

  • Robert struggled to remain connected

    ロバートは学問と仕事と友人に

  • to the worlds of school and work and friends.

    繋がりを残すために戦いました

  • He drifted away,

    彼とは疎遠になり

  • and today I don't know where to find him.

    今はもうどこで彼に会えるのかも分かりません

  • If he watches this,

    彼がこのトークを見ているなら

  • I hope he'll find me.

    私だとわかってくれることを願います

  • Why does medicine have so much to offer my sister,

    なぜ医学は 私の妹には多大な恩恵をもたらし

  • and so much less to offer millions of people like Robert?

    何百万もの ロバートのような患者には ほとんど何ももたらせないのでしょう

  • The need is there.

    必要性はそこにあるはずです

  • The World Health Organization estimates that brain illnesses

    世界保健機関の推定では 脳の疾患

  • like schizophrenia, bipolar disorder and major depression

    例えば統合失調症や双極性障害や うつ病が

  • are the world's largest cause of lost years of life and work.

    人生や仕事にかける時間を奪う 最大の要因であると発表しています

  • That's in part because these illnesses often strike early in life,

    理由の一端として このような疾患は 人生の早い時期に発症し

  • in many ways, in the prime of life,

    いろいろな意味で 人生の最良の時に発症するからです

  • just as people are finishing their educations, starting careers,

    人が学校を卒業して働き始め

  • forming relationships and families.

    人間関係や家族を作る時です

  • These illnesses can result in suicide;

    これらの疾患は自殺という結果を招く 可能性があり

  • they often compromise one's ability to work at one's full potential;

    全力で働く能力を しばしば損なってしまいます

  • and they're the cause of so many tragedies harder to measure:

    多くの計り知れない悲劇の 原因にもなります

  • lost relationships and connections,

    人間関係が失われたり

  • missed opportunities to pursue dreams and ideas.

    夢や発想の追求を 断念せざるを得なかったりします

  • These illnesses limit human possibilities

    これらの精神疾患は人間の可能性を

  • in ways we simply cannot measure.

    計り知れない仕方で 制限します

  • We live in an era in which there's profound medical progress

    今 我々がいる時代は 意味深い医学的進歩が

  • on so many other fronts.

    多くの領域にまで見られる そういった時代です

  • My sister's cancer story is a great example,

    妹のがんの場合が非常に良い例です

  • and we could say the same of heart disease.

    心臓病についても 同じことが言えるでしょう

  • Drugs like statins will prevent millions of heart attacks and strokes.

    スタチンのような薬剤は 何百万もの心臓発作や脳卒中を防ぎます

  • When you look at these areas of profound medical progress

    現代における意義深くかつ大いに進歩した医学の領域に目を向けると

  • in our lifetimes,

    ある共通点があります

  • they have a narrative in common:

    科学者はある疾患に重要な分子を発見し

  • scientists discovered molecules that matter to an illness,

    体内でこの分子を検出し 測定する方法を開発し

  • they developed ways to detect and measure those molecules in the body,

    薬物である 別の分子を使って

  • and they developed ways to interfere with those molecules

    この分子の働きを妨げる方法を 開発します

  • using other molecules -- medicines.

    何度も成功した戦略です

  • It's a strategy that has worked again and again and again.

    脳においては このような戦略には限界がありました

  • But when it comes to the brain, that strategy has been limited,

    現時点では 脳がどのように機能するのか

  • because today, we don't know nearly enough, yet,

    十分に理解されていないからです

  • about how the brain works.

    それぞれの疾患にどの細胞が 影響するのか

  • We need to learn which of our cells matter to each illness,

    これらの細胞のどの分子が疾患に影響するのか 知る必要があります

  • and which molecules in those cells matter to each illness.

    それが皆様に今日お伝えしたい 使命なのです

  • And that's the mission I want to tell you about today.

    私の研究室では脳の問題を ビッグデータの問題へと

  • My lab develops technologies with which we try to turn the brain

    捉え直す技術を開発しています

  • into a big-data problem.

    生物学者になる前の私は コンピュータと数学の分野で働いていました

  • You see, before I became a biologist, I worked in computers and math,

    こんな教訓を得ました

  • and I learned this lesson:

    あるシステムの機能に関して 膨大な量の適切なデータを

  • wherever you can collect vast amounts of the right kinds of data

    収集できるとき

  • about the functioning of a system,

    そのシステムがどう機能するのかを 理解するために

  • you can use computers in powerful new ways

    コンピュータを強力で新しい方法で 使えるという教訓です

  • to make sense of that system and learn how it works.

    今日では ビッグデータを使った手法は

  • Today, big-data approaches are transforming

    より大きな経済分野を変えつつあります

  • ever-larger sectors of our economy,

    生物学や医学においても 同様なことが可能でしょう

  • and they could do the same in biology and medicine, too.

    しかし 適切な種類のデータを 得る必要があります

  • But you have to have the right kinds of data.

    適切な対象についてのデータです

  • You have to have data about the right things.

    そのためには しばしば 新しい技術と発想が必要とされます

  • And that often requires new technologies and ideas.

    この使命こそ 私の研究室の科学者たちの やる気に火を付けるのです

  • And that is the mission that animates the scientists in my lab.

    今日は 我々の仕事から得た 短い話を2つしたいと思います

  • Today, I want to tell you two short stories from our work.

    脳問題をビッグデータ問題に 捉え直す上で

  • One fundamental obstacle we face

    我々が直面する根本的な障壁の1つは

  • in trying to turn the brain into a big-data problem

    脳が何十億という細胞から 構成されているという事実です

  • is that our brains are composed of and built from billions of cells.

    細胞はジェネラリスト(万能型)ではなく スペシャリスト(専門家)なのです

  • And our cells are not generalists; they're specialists.

    人が仕事をするように

  • Like humans at work,

    何千もの異なった種類の細胞に

  • they specialize into thousands of different cellular careers,

    専門分化しています

  • or cell types.

    実際 体内のそれぞれの型の細胞は

  • In fact, each of the cell types in our body

    自らの機能について

  • could probably give a lively TED Talk

    知的好奇心をそそるTEDトークができるのかもしれません

  • about what it does at work.

    しかし科学者にとってさえ どの位の種類の細胞型が存在するか

  • But as scientists, we don't even know today

    現在も分かっていませんし

  • how many cell types there are,

    そのトークのタイトルが 何になるのかも想像がつきません

  • and we don't know what the titles of most of those talks would be.

    今や 細胞型について 多くの重要なことが分かっています

  • Now, we know many important things about cell types.

    それぞれ 大きさや形が 驚くほど異なっています

  • They can differ dramatically in size and shape.

    ある細胞は 他の細胞が反応しない分子に反応して

  • One will respond to a molecule that the other doesn't respond to,

    違った分子を生成します

  • they'll make different molecules.

    科学ではこれらに関する洞察を 大抵の場合

  • But science has largely been reaching these insights

    その都度に得てきました— 一度に1つの細胞型

  • in an ad hoc way, one cell type at a time,

    一度に1つの分子というように

  • one molecule at a time.

    この過程全てを素早く体系的に 実現したいと思っていました

  • We wanted to make it possible to learn all of this quickly and systematically.

    つい最近まで こんな感じでした

  • Now, until recently, it was the case

    脳の一部やどこかの臓器にある 全分子のリストが

  • that if you wanted to inventory all of the molecules

    欲しいときには

  • in a part of the brain or any organ,

    まず 細胞がスムージーのようになるまで すりつぶす必要がありました

  • you had to first grind it up into a kind of cellular smoothie.

    でもそれは問題です

  • But that's a problem.

    細胞をすりつぶすや否や

  • As soon as you've ground up the cells,

    平均的な細胞の内容物しか 研究できません

  • you can only study the contents of the average cell --

    個々の細胞ではありません

  • not the individual cells.

    大都市ニューヨークがどう機能するのか 理解するところを想像してみてください

  • Imagine if you were trying to understand how a big city like New York works,

    平均的なニューヨーク住民についての

  • but you could only do so by reviewing some statistics

    統計データを見返すことぐらいしか できませんよね

  • about the average resident of New York.

    もちろん 多くは知り得ないでしょう

  • Of course, you wouldn't learn very much,

    なぜなら 興味深く 重要で エキサイティングなことは

  • because everything that's interesting and important and exciting

    その多様性と特殊性の中にあるからです

  • is in all the diversity and the specializations.

    同じことが細胞についても言えます

  • And the same thing is true of our cells.

    我々は脳の研究を 細胞スムージーではなく

  • And we wanted to make it possible to study the brain not as a cellular smoothie

    細胞のフルーツサラダとして 実現したかったのです

  • but as a cellular fruit salad,

    それぞれのフルーツ一切れからデータを得て

  • in which one could generate data about and learn from

    研究できます

  • each individual piece of fruit.

    我々はそれをする技術を開発しました

  • So we developed a technology for doing that.

    これからその映像を見てもらいます

  • You're about to see a movie of it.

    何千もの個々の細胞を

  • Here we're packaging tens of thousands of individual cells,

    一つずつの小さな水滴中に入れます

  • each into its own tiny water droplet

    その細胞だけの分子が分析ができます

  • for its own molecular analysis.

    細胞が水滴に入ると 小さなビーズが出迎えます

  • When a cell lands in a droplet, it's greeted by a tiny bead,

    ビーズには何百万もの DNAバーコード分子が含まれています

  • and that bead delivers millions of DNA bar code molecules.

    それぞれのビーズは異なるバーコードの配列を

  • And each bead delivers a different bar code sequence

    異なる細胞へと届けます

  • to a different cell.

    我々はDNAバーコードを

  • We incorporate the DNA bar codes

    それぞれの細胞のRNA分子と 反応させます

  • into each cell's RNA molecules.

    RNAは その細胞が使う特定の遺伝子の転写物です

  • Those are the molecular transcripts it's making

    結合した分子をもとに 何十億もの塩基配列を決定し

  • of the specific genes that it's using to do its job.

    その配列から どの細胞のどの遺伝子に

  • And then we sequence billions of these combined molecules

    由来した分子であるかの

  • and use the sequences to tell us

    情報を得ます

  • which cell and which gene

    この手法を「ドロップシーク」と名付けました

  • every molecule came from.

    分析では水滴(droplets)を 細胞の分離に使うからです

  • We call this approach "Drop-seq," because we use droplets

    DNA配列を使って タグ付けとリスト作りをし

  • to separate the cells for analysis,

    全てを追跡します

  • and we use DNA sequences to tag and inventory

    今や 実験をする時には

  • and keep track of everything.

    何万もの個々の細胞の分析をします

  • And now, whenever we do an experiment,

    今日 この科学分野において

  • we analyze tens of thousands of individual cells.

    ますます課題になることは この膨大なデータセットから

  • And today in this area of science,

    少しでも多く そして 少しでも早く学ぶことです

  • the challenge is increasingly how to learn as much as we can

    少しでも多く そして 早く学ぶことです

  • as quickly as we can

    ドロップシークを開発していた頃 よくこう言われました

  • from these vast data sets.

    「君たちは 主要な脳研究プロジェクトから 意見を求められる立場になるね」

  • When we were developing Drop-seq, people used to tell us,

    それは我々の思惑とは違いました

  • "Oh, this is going to make you guys the go-to for every major brain project."

    誰もが大量の胸躍るデータを産み出す時こそ 科学は最高なのです

  • That's not how we saw it.

    それで我々は25ページの 実験法指示書を作りました

  • Science is best when everyone is generating lots of exciting data.

    科学者なら誰でもゼロから ドロップシークの構築が可能になります

  • So we wrote a 25-page instruction book,

    その指示書は我々の研究室のウェブサイトから

  • with which any scientist could build their own Drop-seq system from scratch.

    この2年で5万回もダウンロードされました

  • And that instruction book has been downloaded from our lab website

    科学者なら誰でも使えるソフトも作ったのです

  • 50,000 times in the past two years.

    ドロップシーク実験から得た データの分析ができるのです

  • We wrote software that any scientist could use

    しかもこのソフトは無料です

  • to analyze the data from Drop-seq experiments,

    これもこの2年で 3万回もダウンロードされました

  • and that software is also free,

    何百もの研究室がこの手法を使って発見した

  • and it's been downloaded from our website 30,000 times in the past two years.

    彼らの成果を報告してくれました

  • And hundreds of labs have written us about discoveries that they've made

    今や このテクノロジーによって 人の細胞の一大地図が作られようとしています

  • using this approach.

    この地図は人体の全細胞型と

  • Today, this technology is being used to make a human cell atlas.

    それぞれの細胞型の活動時に使用される 特定の遺伝子の一大地図になると思われます

  • It will be an atlas of all of the cell types in the human body

    さて我々が直面するもう一つの課題について 話したいと思います

  • and the specific genes that each cell type uses to do its job.

    脳問題をビッグデータ問題として 捉え直す試みです

  • Now I want to tell you about a second challenge that we face

    何十万もの生きた人の脳から

  • in trying to turn the brain into a big data problem.

    情報を得たいのです

  • And that challenge is that we'd like to learn from the brains

    でも 脳は人が生きている間 身体の一部として入手することはできません

  • of hundreds of thousands of living people.

    分子を入手できないのなら どのように 病原分子を発見したら良いのでしょうか

  • But our brains are not physically accessible while we're living.

    その答えは 情報を最も多く含む分子であるタンパク質は

  • But how can we discover molecular factors if we can't hold the molecules?

    DNAにコード化されているという 事実から得られます

  • An answer comes from the fact that the most informative molecules, proteins,

    DNAは全てのタンパク質を作るために 細胞が従うレシピのようなものです

  • are encoded in our DNA,

    このレシピは人によって異なります

  • which has the recipes our cells follow to make all of our proteins.

    そのため それぞれの細胞型が それぞれのタンパク質を発現する

  • And these recipes vary from person to person to person

    正確な順序と量は

  • in ways that cause the proteins to vary from person to person

    人によって異なってくるのです

  • in their precise sequence

    全てはDNAにコード化されています すなわち遺伝子による調節です

  • and in how much each cell type makes of each protein.

    でもこれは学校で習う遺伝学とは違います

  • It's all encoded in our DNA, and it's all genetics,

    ビッグBとリトルb遺伝子のことを 覚えていますか

  • but it's not the genetics that we learned about in school.

    ビッグB遺伝子を受け継いでいれば 茶色の目でしたね

  • Do you remember big B, little b?

    単純ですね

  • If you inherit big B, you get brown eyes?

    こんなに単純な遺伝的形質というのは めったにないのです

  • It's simple.

    目の色でさえ 単一ではなく 多くの色素分子によって決定されます

  • Very few traits are that simple.

    脳の機能のように複雑なものは

  • Even eye color is shaped by much more than a single pigment molecule.

    何千もの遺伝子の相互作用によって 決定されます

  • And something as complex as the function of our brains

    それぞれの遺伝子は 意味を持つ仕方で

  • is shaped by the interaction of thousands of genes.

    個々人により異なります

  • And each of these genes varies meaningfully

    我々はそれぞれ この多様性の ユニークな組み合わせなのです

  • from person to person to person,

    ビッグデータにとってのビッグチャンスです

  • and each of us is a unique combination of that variation.

    かつては不可能だった規模での

  • It's a big data opportunity.

    進歩への可能性が今ますます高まっています

  • And today, it's increasingly possible to make progress

    人々が膨大な数に上る 遺伝学的研究に

  • on a scale that was never possible before.

    尽力し続けています

  • People are contributing to genetic studies

    世界中の科学者が お互いに研究データを共有し

  • in record numbers,

    それが進歩に拍車を掛けます

  • and scientists around the world are sharing the data with one another

    我々が最近発見した 統合失調症の遺伝学について

  • to speed progress.

    少しお話ししたいと思います

  • I want to tell you a short story about a discovery we recently made

    発見できたのは30か国5万もの人々が

  • about the genetics of schizophrenia.

    統合失調症の遺伝子研究に 自らのDNAを提供してくれたからです

  • It was made possible by 50,000 people from 30 countries,

    その数年前から明らかだったのは

  • who contributed their DNA to genetic research on schizophrenia.

    統合失調症を発症するリスクに対して ゲノムが与える もっとも大きな影響は

  • It had been known for several years

    免疫系の多くのタンパク質をコードする

  • that the human genome's largest influence on risk of schizophrenia

    ゲノムの一部に 由来するということでした

  • comes from a part of the genome

    しかしどの遺伝子が原因なのか はっきりとわかっていませんでした

  • that encodes many of the molecules in our immune system.

    私の研究室のある科学者がコンピュータで DNAを分析する新たな方法を開発して

  • But it wasn't clear which gene was responsible.

    とても驚くべき発見をしました

  • A scientist in my lab developed a new way to analyze DNA with computers,

    「補体成分4」と呼ばれる遺伝子—

  • and he discovered something very surprising.

    略してC4ですが—

  • He found that a gene called "complement component 4" --

    異なる人のゲノム内には別の型として存在し 数十もの種類があります

  • it's called "C4" for short --

    これらの異なる型が 異なる量のC4タンパク質を

  • comes in dozens of different forms in different people's genomes,

    脳内に生成することを発見したのです

  • and these different forms make different amounts

    遺伝子がC4タンパク質を生成すればするほど

  • of C4 protein in our brains.

    統合失調症のリスクも増大する ということを突き止めました

  • And he found that the more C4 protein our genes make,

    現段階でC4は複雑な系の中での たった1つの危険因子でしかありません

  • the greater our risk for schizophrenia.

    ビッグBのように単純ではありませんが

  • Now, C4 is still just one risk factor in a complex system.

    とても重要な分子についての 情報なのです

  • This isn't big B,

    長い間 C4のような補体タンパク質は

  • but it's an insight about a molecule that matters.

    免疫システム内での役割を知られていて

  • Complement proteins like C4 were known for a long time

    このタンパク質は 付箋的な役割の分子として

  • for their roles in the immune system,

    「私を食べなさい」と言うのです

  • where they act as a kind of molecular Post-it note

    この付箋が壊死組織片や死んだ細胞に