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  • Alright, let me tell you about building synthetic cells

    翻訳: Tomoyuki Suzuki 校正: Yasushi Aoki

  • and printing life.

    さて 皆さんに 人工細胞を作り

  • But first, let me tell you a quick story.

    生命をプリントすることについて お話しします

  • On March 31, 2013,

    でも その前に ちょっとエピソードを

  • my team and I received an email from an international health organization,

    2013年3月31日のこと

  • alerting us that two men died in China

    私たちの研究チームは 国際的な保健機関から 一通のメールを受け取りました

  • shortly after contracting the H7N9 bird flu.

    中国で2人の男性が H7N9型鳥インフルエンザに感染し

  • There were fears of a global pandemic

    間もなく死亡したという知らせです

  • as the virus started rapidly moving across China.

    世界的な流行の おそれがありました

  • Although methods existed to produce a flu vaccine

    ウィルスは中国全土に 急速に広がり始めていたからです

  • and stop the disease from spreading,

    インフルエンザのワクチンを製造し

  • at best, it would not be available for at least six months.

    流行を抑える手段はありましたが

  • This is because a slow, antiquated flu vaccine manufacturing process

    ワクチンが整うには少なくとも 6か月はかかることでしょう

  • developed over 70 years ago was the only option.

    70年以上前に開発された 時間のかかる時代遅れのやり方が

  • The virus would need to be isolated from infected patients,

    ワクチンを製造する 唯一の方法だったからです

  • packaged up and then sent to a facility

    ウィルスを感染した患者から分離し

  • where scientists would inject the virus into chicken eggs,

    梱包し 施設へと送り届け

  • and incubate those chicken eggs for several weeks

    そこで科学者たちが ウィルスを鶏卵に注入し

  • in order to prepare the virus for the start of a multistep,

    数週間かけて鶏卵の中で ウィルスを培養し

  • multimonth flu vaccine manufacturing process.

    そうやって何段階ものステップと 何か月もの時間がかかる

  • My team and I received this email

    インフルエンザ・ワクチン製造過程が 始まるのです

  • because we had just invented a biological printer,

    私たちが メールを受け取ったのは

  • which would allow for the flu vaccine instructions

    生物学的なプリンターを ちょうど発明したところだったからです

  • to be instantly downloaded from the internet and printed.

    これはネットからダウンロードした 製造指示書から

  • Drastically speeding up the way in which flu vaccines are made,

    すぐにワクチンを プリントすることができます

  • and potentially saving thousands of lives.

    インフルエンザ・ワクチンの 製造過程を劇的に速め

  • The biological printer leverages our ability to read and write DNA

    多くの人々の命を救う可能性を 秘めています

  • and starts to bring into focus

    生物学的プリンターは DNAを解読し作製する能力を高め

  • what we like to call biological teleportation.

    我々が「生物学的瞬間移動」と 呼んでいることも

  • I am a biologist and an engineer who builds stuff out of DNA.

    視野に入ってきます

  • Believe it or not, one of my favorite things to do

    私は生物学者兼技術者で DNAから様々な物質を作り出しています

  • is to take DNA apart and put it back together

    信じてもらえないかもしれませんが 私のお気に入りの作業は

  • so that I can understand better how it works.

    DNAを切断し 再び結合させて

  • I can edit and program DNA to do things, just like coders programing a computer.

    DNAの仕組みを理解することです

  • But my apps are different.

    DNAは コンピューターのコードのように 編集やプログラミングができますが

  • They create life.

    私が作るアプリは独特で

  • Self-replicating living cells and things like vaccines and therapeutics

    生命を作り出すんです

  • that work in ways that were previously impossible.

    自己複製する生きた細胞や ワクチンや治療薬のようなもので

  • Here's National Medal of Science recipient Craig Venter

    以前には作れなかったような 働きがあります

  • and Nobel laureate Ham Smith.

    ここに写っているのは アメリカ国家科学賞 受賞者クレイグ・ヴェンターと

  • These two guys shared a similar vision.

    ノーベル賞受賞者の ハミルトン・スミスです

  • That vision was, because all of the functions and characteristics

    彼らは共通のビジョンを持っています

  • of all biological entities, including viruses and living cells,

    それは ウィルスや生細胞など

  • are written into the code of DNA,

    あらゆる生物的存在の機能や特徴は

  • if one can read and write that code of DNA,

    DNAにプログラムされているのだから

  • then they can be reconstructed in a distant location.

    そのコードを読み書きできれば

  • This is what we mean by biological teleportation.

    遠く離れた場所でも 再構成出来るはずということです

  • To prove out this vision,

    これが「生物学的瞬間的移動」の 意味することです

  • Craig and Ham set a goal of creating, for the first time,

    このビジョンの正しさを証明するため

  • a synthetic cell, starting from DNA code in the computer.

    クレイグとハミルトンは初の試みとして コンピューター上にあるDNAのコードから

  • I mean, come on, as a scientist looking for a job,

    人工細胞を作るという 目標を定めました

  • doing cutting-edge research, it doesn't get any better than this.

    最先端技術の研究の仕事を 探している一科学者として

  • (Laughter)

    こんなに そそられるものは ありません

  • OK, a genome is a complete set of DNA within an organism.

    (笑)

  • Following the Human Genome Project in 2003,

    さて ゲノムとは生物内部にある DNAの全体を意味しています

  • which was an international effort to identify

    2003年に完了したヒトゲノム計画は

  • the complete genetic blueprint of a human being,

    人類の完全な遺伝子情報を 明らかにするという

  • a genomics revolution happened.

    国際的な試みでしたが これに続くようにして

  • Scientists started mastering the techniques for reading DNA.

    ゲノミクス(遺伝子学)に 革命が起こりました

  • In order to determine the order of the As, Cs, Ts and Gs

    科学者はDNAを読み取る技術に 熟達していきました

  • within an organism.

    生物の持つ A、C、T、Gの塩基配列を

  • But my job was far different.

    決定するためです

  • I needed to master the techniques for writing DNA.

    一方 私の研究は かなり異なっていて

  • Like an author of a book,

    DNAを作製する技術に 熟達する必要がありました

  • this started out as writing short sentences,

    作家のように

  • or sequences of DNA code,

    DNAの短い文を

  • but this soon turned into writing paragraphs

    書くことから始め

  • and then full-on novels of DNA code,

    それから段落を書き

  • to make important biological instructions for proteins and living cells.

    ついにはDNAでできた 小説全体を書き上げ

  • Living cells are nature's most efficient machines at making new products,

    タンパク質や生細胞を作る 生物学的な指示書を作成するのです

  • accounting for the production

    生細胞というのは新製品を作り出す上で 自然界に存在する最も効率的な機械で

  • of 25 percent of the total pharmaceutical market,

    その生産高は

  • which is billions of dollars.

    医薬品市場全体の25%に相当し

  • We knew that writing DNA would drive this bioeconomy even more,

    数十億ドル規模にもなります

  • once cells could be programmed just like computers.

    細胞をコンピューターのように プログラムできるようになれば

  • We also knew that writing DNA would enable biological teleportation ...

    DNA作製は生物経済を さらに発展させ

  • the printing of defined, biological material,

    生物学的瞬間移動も可能になると 分かっていました

  • starting from DNA code.

    DNAが記述する 生物物質を

  • As a step toward bringing these promises to fruition,

    DNAを元にプリントする ということです

  • our team set out to create, for the first time,

    この夢を実現する 最初のステップとして

  • a synthetic bacterial cell,

    私たちの研究チームは 世界で初めて

  • starting from DNA code in the computer.

    コンピューター上のDNA情報から 人工的なバクテリア細胞を作り出そうと

  • Synthetic DNA is a commodity.

    取り組み始めました

  • You can order very short pieces of DNA from a number of companies,

    人工DNAは市販商品です

  • and they will start from these four bottles of chemicals that make up DNA,

    短いDNA断片の製造を 請け負う会社がいくつもあり

  • G, A, T and C,

    DNAを構成する化学物質である G、A、T、Cの入った

  • and they will build those very short pieces of DNA for you.

    この4本の瓶から始めて

  • Over the past 15 years or so,

    短いDNA断片を作ってくれます

  • my teams have been developing the technology

    これまでの15年間ほど

  • for stitching together those short pieces of DNA

    私たちのチームは

  • into complete bacterial genomes.

    短いDNA断片を繋ぎ合わせて バクテリアの完全なゲノムを作る

  • The largest genome that we constructed contained over one million letters.

    技術を開発してきました

  • Which is more than twice the size of your average novel,

    最も長いゲノムは 百万文字以上の長さになりました

  • and we had to put every single one of those letters in the correct order,

    これは平均的な小説の 2倍の長さに相当しますが

  • without a single typo.

    これをただの一文字のミスもなく 作り上げる必要がありました

  • We were able to accomplish this by developing a procedure

    これをただの一文字のミスもなく 作り上げる必要がありました

  • that I tried to call the "one-step isothermal in vitro recombination method."

    これはある手法を開発することで 可能になり

  • (Laughter)

    私はそれを「単一工程生体外等温再構成法」 と名付けようとしましたが—

  • But, surprisingly, the science community didn't like this technically accurate name

    (笑)

  • and decided to call it Gibson Assembly.

    驚いたことに 科学界は 技術的に正確なこの名前がお気に召さず

  • Gibson Assembly is now the gold standard tool,

    「ギブソン・アセンブリ」と命名しました

  • used in laboratories around the world

    これは 今では標準的な手法となっていて

  • for building short and long pieces of DNA.

    世界中の研究室で

  • (Applause)

    長短さまざまなDNAを作製するのに 使われています

  • Once we chemically synthesized the complete bacterial genome,

    (拍手)

  • our next challenge was to find a way

    バクテリアのゲノムを 化学的に合成できるようになったら

  • to convert it into a free-living, self-replicating cell.

    次の課題は これを元に

  • Our approach was to think of the genome as the operating system of the cell,

    自己複製を行うことができる 生命を宿した細胞を作ることです

  • with the cell containing the hardware necessary to boot up the genome.

    我々のアプローチは ゲノムは 細胞のOS(基本ソフト)であり

  • Through a lot of trial and error,

    細胞はゲノムの起動に必要な ハードウェアとみなすというものです

  • we developed a procedure where we could reprogram cells

    様々な試行錯誤を繰り返し

  • and even convert one bacterial species into another,

    細胞を再プログラムし さらには

  • by replacing the genome of one cell with that of another.

    細胞のゲノムを 別の細胞のゲノムで置換することで

  • This genome transplantation technology then paved the way

    バクテリアを別の種に変えてしまう 方法も開発しました

  • for the booting-up of genomes written by scientists

    このゲノム移植技術によって

  • and not by Mother Nature.

    母なる自然ではなく 科学者が作製したゲノムを

  • In 2010, all of the technologies

    起動させる道が開けました

  • that we had been developing for reading and writing DNA

    2010年には

  • all came together when we announced the creation

    DNAを読み取り 作製するために 開発した技術を総動員して

  • of the first synthetic cell,

    史上初の人工細胞を 作り出したことを発表し

  • which of course, we called Synthia.

    史上初の人工細胞を 作り出したことを発表し

  • (Laughter)

    今回は「シンシア」(Synthia)と 命名しました

  • Ever since the first bacterial genome was sequenced, back in 1995,

    (笑)

  • thousands more whole bacterial genomes have been sequenced and stored

    バクテリアのゲノムの塩基配列が 1995年に初めて決定されて以来

  • in computer databases.

    何千ものバクテリアの 全塩基配列が決定され

  • Our synthetic cell work was the proof of concept

    コンピューター上のデータベースに 保存されてきました

  • that we could reverse this process:

    人工細胞に関する我々の研究は この逆の手順が

  • pull a complete bacterial genome sequence out of the computer

    可能であることを 証明するものでした

  • and convert that information into a free-living, self-replicating cell,

    コンピューターから取り出した バクテリアの完全な塩基配列を

  • with all of the expected characteristics of the species that we constructed.

    期待される特徴をすべて備える 生きた自己複製する細胞へと

  • Now I can understand why there may be concerns

    変換することが できたのです

  • about the safety of this level of genetic manipulation.

    このようなレベルの 遺伝子操作をすることについて

  • While the technology has the potential for great societal benefit,

    安全性の懸念があるのは 理解できます

  • it also has the potential for doing harm.

    この技術は 社会にとても役立つ可能性を 秘めている一方

  • With this in mind, even before carrying out the very first experiment,

    害をもたらす可能性もあります

  • our team started to work with the public and the government

    このことに留意し 最初の実験を始める前から

  • to find solutions together

    私たちは 一般の人々や政府と共に

  • to responsibly develop and regulate this new technology.

    この新しい技術を 責任をもって開発し

  • One of the outcomes from those discussions was to screen every customer

    規制するための 方法を探り始めました

  • and every customer's DNA synthesis orders,

    そのような議論から得られた 結論の一つは

  • to make sure that pathogens or toxins are not being made by bad guys,

    DNA合成のすべての発注者と 発注内容を精査し

  • or accidentally by scientists.

    病原菌や毒物を 悪者が作ったり

  • All suspicious orders are reported to the FBI

    科学者が偶然作ってしまうことが ないようにするということです

  • and other relevant law-enforcement agencies.

    疑わしき注文はすべて

  • Synthetic cell technologies will power the next industrial revolution

    FBIや その他の関連する法執行機関に 報告されます

  • and transform industries and economies

    人工細胞技術は 次の産業革命の原動力になり

  • in ways that address global sustainability challenges.

    世界的なサステナビリティの 問題解決に貢献するような形で

  • The possibilities are endless.

    産業界や経済界に 変革をもたらすことでしょう

  • I mean, you can think of clothes

    可能性は無限大です

  • constructed form renewable biobased sources,

    例えば

  • cars running on biofuel from engineered microbes,

    再生可能な 生物的資源から作られた衣服

  • plastics made from biodegradable polymers

    合成微生物が生み出す バイオ燃料で走る車

  • and customized therapies, printed at a patient's bedside.

    生分解性ポリマーから作られた プラスチック

  • The massive efforts to create synthetic cells

    患者に合わせた特製の治療薬を ベッド脇でプリントすることなどが考えられます

  • have made us world leaders at writing DNA.

    人工細胞を作り出すための 大いなる努力によって

  • Throughout the process, we found ways to write DNA faster,

    我々はDNA作製の 最先端に立ちました

  • more accurately and more reliably.

    この過程で DNAをより速く より正確に より高い信頼性で

  • Because of the robustness of these technologies,

    作成する方法を 見いだしてきました

  • we found that we could readily automate the processes

    これらの技術のロバスト性により

  • and move the laboratory workflows out of the scientist's hands

    作成手順を自動化して

  • and onto a machine.

    科学者が実験室で 手作業を行っていたことを

  • In 2013, we built the first DNA printer.

    機械で行えることに 気付きました

  • We call it the BioXp.

    2013年に 初のDNAプリンターが 完成しました

  • And it has been absolutely essential in writing DNA

    BioXpといいます

  • across a number of applications

    私達や世界中の研究者が 取り組んでいる

  • my team and researchers around the world are working on.

    数々の応用において

  • It was shortly after we built the BioXp

    この装置はDNA作製のため 不可欠なものとなっています

  • that we received that email about the H7N9 bird flu scare in China.

    BioXpが完成して直ぐ後に

  • A team of Chinese scientists had already isolated the virus,

    中国で発生したH7N9型鳥インフルエンザの 脅威に関するメールを受信しました

  • sequenced its DNA and uploaded the DNA sequence to the internet.

    中国の科学者チームは 既にウィルスを分離し

  • At the request of the US government, we downloaded the DNA sequence

    DNAの塩基配列を解明して ネット上にアップしていました

  • and in less than 12 hours, we printed it on the BioXp.

    我々は米国政府の要請を受けて DNA塩基配列をダウンロードし

  • Our collaborators at Novartis

    12時間も経たないうちに BioXpでこれをプリントしました

  • then quickly started turning that synthetic DNA into a flu vaccine.

    製薬会社ノバルティスの 協力者たちは

  • Meanwhile, the CDC, using technology dating back to the 1940s,

    直ちに この人工DNAを インフルエンザワクチンへと変えていきました

  • was still waiting for the virus to arrive from China

    その間 アメリカ疾病管理予防センターは 1940年代以来のやり方によって

  • so that they could begin their egg-based approach.

    中国からウィルスの サンプルが届くのを待ち

  • For the first time, we had a flu vaccine developed ahead of time

    鶏卵を使った手法を 開始する準備を整えていました

  • for a new and potentially dangerous strain,

    我々は史上初めて 新型の 危険性が高いウィルス株のワクチンを

  • and the US government ordered a stockpile.

    流行する前に 製造することができ

  • (Applause)

    米国政府は備蓄用に これを注文しました

  • This was when I began to appreciate, more than ever,

    (拍手)

  • the power of biological teleportation.

    私は この時になって初めて

  • (Laughter)

    生物学的瞬間移動の威力を 本当に理解するに至りました

  • Naturally, with this in mind,

    生物学的瞬間移動の威力を 本当に理解するに至りました

  • we started to build a biological teleporter.

    このこともあって 我々は自然な成り行きとして

  • We call it the DBC.

    生物学的瞬間移動装置の 製作を始めました

  • That's short for digital-to-biological converter.

    この装置をDBCと呼んでいます

  • Unlike the BioXp,

    デジタル-バイオ・コンバーターの略です

  • which starts from pre-manufactured short pieces of DNA,

    予め作られた DNAの短い断片を元にする

  • the DBC starts from digitized DNA code

    BioXpとは異なり

  • and converts that DNA code into biological entities,

    DBCはデジタル化された DNAから始め

  • such as DNA, RNA, proteins or even viruses.

    それを生物的な実体 ―

  • You can think of the BioXp as a DVD player,

    DNA、RNA、タンパク質さらには ウィルスといったものに変換します

  • requiring a physical DVD to be inserted,

    BioXpは 物理的なDVDを 入れる必要がある

  • whereas the DBC is Netflix.

    DVDプレイヤーであるのに対し

  • To build the DBC,

    DBCはNetflixだと 考えるといいでしょう

  • my team of scientists worked with software and instrumentation engineers

    DBCを作るために

  • to collapse multiple laboratory workflows,

    科学者のチームが ソフトウェアエンジニアや 計装エンジニアと共同して

  • all in a single box.

    実験室における 複数の作業工程の全てを

  • This included software algorithms to predict what DNA to build,

    1つの装置にまとめました

  • chemistry to link the G, A, T and C building blocks of DNA into short pieces,

    これに含まれるものには 作製されるDNAを予測するソフトウェア

  • Gibson Assembly to stitch together those short pieces into much longer ones,

    DNAの基本単位であるG、A、T、Cを 短いDNA断片にする化学

  • and biology to convert the DNA into other biological entities,

    短い断片をより長いものに繋げる ギブソン・アセンブリ

  • such as proteins.

    それに DNAをタンパク質といった 生物学的実体に変換する

  • This is the prototype.

    生物学があります

  • Although it wasn't pretty, it was effective.

    これが試作機です

  • It made therapeutic drugs and vaccines.

    見た目はともかく うまく機能します

  • And laboratory workflows that once took weeks or months

    治療薬やワクチンを作れました

  • could now be carried out in just one to two days.

    実験室では数週間から 数か月掛かっていた作業工程が

  • And that's all without any human intervention

    わずか 1日か2日で できるようになりました

  • and simply activated by the receipt of an email

    まったく人間の手を 介さずに機能し

  • which could be sent from anywhere in the world.

    世界のどこかから送られてきた メールによって

  • We like to compare the DBC to fax machines.

    起動することができます

  • But whereas fax machines received images and documents,

    私達はよくDBCを ファックスにたとえています

  • the DBC receives biological materials.

    ファックスで受け取るのは 画像や文書ですが

  • Now, consider how fax machines have evolved.

    DBCで受け取るのは 生物学的な物質です

  • The prototype of the 1840s is unrecognizable,

    ファックスの進化の歴史を 振り返ってみると

  • compared with the fax machines of today.

    1840年代に作られた試作機は

  • In the 1980s, most people still didn't know what a fax machine was,

    ファックスに見えないくらい 現在のものと大きく異なっていました

  • and if they did,

    1980年代においてすら たいていの人は ファックスを知りませんでしたが

  • it was difficult for them to grasp the concept

    知っていたとしても

  • of instantly reproducing an image on the other side of the world.

    画像を地球の反対側で 即座に再生するという概念は

  • But nowadays, everything that a fax machine does

    理解するのが困難でした

  • is integrated on our smart phones,

    現在ではファックスの全ての機能は

  • and of course, we take this rapid exchange of digital information for granted.

    スマホに組み込まれていて

  • Here's what our DBC looks like today.

    誰もがこのデジタル情報の高速なやり取りを 当たり前のものと考えています

  • We imagine the DBC evolving in similar ways as fax machines have.

    現在のDBCはこんな感じです

  • We're working to reduce the size of the instrument,

    DBCはファックスのように 進化することでしょう

  • and we're working to make the underlying technology

    私たちは装置の小型化や

  • more reliable, cheaper, faster and more accurate.

    基盤をなす技術の信頼性向上

  • Accuracy is extremely important when synthesizing DNA,

    低価格化、高速化や 正確さの向上に取り組んでいます

  • because a single change to a DNA letter

    正確さは人工DNAの製作において 極めて重要です

  • could mean the difference between a medicine working or not

    DNAの1文字の間違いで

  • or synthetic cell being alive or dead.

    薬の効能が無くなったり

  • The DBC will be useful for the distributed manufacturing

    人工細胞の死に 繋がりうるからです

  • of medicine starting from DNA.

    DBCは DNAから作られる薬品の

  • Every hospital in the world could use a DBC

    分散製造に役立ちます

  • for printing personalized medicines for a patient at their bedside.

    世界中の病院がDBCを使って

  • I can even imagine a day when it's routine for people to have a DBC

    患者に合わせた特製の薬を ベッド脇でプリントできることでしょう

  • to connect to their home computer or smart phone

    それどころか 人々がDBCを

  • as a means to download their prescriptions,

    自宅用パソコンやスマホと繋げて

  • such as insulin or antibody therapies.

    インスリンや抗体療法の処方箋を ダウンロードするのが