「ノーベル賞の風見鶏」～2023年ラスカー賞発表！ AlphaFoldの開発者らがリストに載っている

「ノーベル賞の風見鶏」として知られる、待望の2023年ラスカー賞が、現地時間9月21日に正式に発表された。

2023年のラスカー基礎医学研究賞は、タンパク質の3次元構造を予測できる革新的な技術であるAlphaFoldの発明が評価され、 Google DeepMindのデミス・ハサビス博士とジョン・ジャンパー博士に授与されました。

臨床医学研究賞は、光干渉断層撮影（OCT）技術の共同発明が認められ、MITのジェームズ・G・フジモト教授とエリック・A・スワンソン氏、およびオレゴン健康科学大学ケーシー眼科研究所のデビッド・フアン教授に授与されました。

医学特別功労賞の受賞者は、オランダ癌研究所のピート・ボルスト博士で、 50年にわたる科学的発見、指導、リーダーシップにおける卓越した功績が認められました。

画像提供: ラスカー財団

基礎医学研究賞

画像提供: ラスカー財団

基礎医学研究賞は、2 人の「AlphaFold の父」を称えるものです。 AlphaFold は、アミノ酸配列からタンパク質の 3 次元構造を予測するという長年の課題を解決する人工知能 (AI) システムです。素晴らしい創造性、たゆまぬ努力、そして優れたエンジニアリング スキルにより、Demis Hassabis 博士と John Jumper 博士 (ともに Google DeepMind 所属) は AlphaFold チームを率いて、構造予測の精度と速度を前例のないレベルまで向上させました。この変革的なアプローチにより、基本的な生物学的プロセスに関する理解が急速に進み、新薬の設計が容易になります。

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基礎医学研究賞は、2 人の「AlphaFold の父」を称えるものです。 AlphaFold は、アミノ酸配列からタンパク質の 3 次元構造を予測するという長年の課題を解決する人工知能 (AI) システムです。素晴らしい創造性、たゆまぬ努力、そして優れたエンジニアリング スキルにより、Demis Hassabis 博士と John Jumper 博士 (ともに Google DeepMind 所属) は AlphaFold チームを率いて、構造予測の精度と速度を前例のないレベルまで向上させました。この変革的なアプローチにより、基本的な生物学的プロセスに関する理解が急速に進み、新薬の設計が容易になります。

タンパク質構造の謎

人体のタンパク質は細胞内で非常に重要な役割を果たしており、そのさまざまな生理機能は、線状アミノ酸鎖から三次元構造に折り畳まれた後の形態と密接に関係しています。タンパク質構造を深く理解することで、その機能を解明し、生物学的な謎を解くことができます。

60 年以上前、科学者たちは、タンパク質のアミノ酸配列がその最終的な組織構造をコード化していることを実証しました。理論的には、科学者はアミノ酸鎖を正しい構造に導く原理を解明できる可能性がある。しかし、単一のアミノ酸鎖の場合、作成できる潜在的な立体配座は多数あり、すべての可能な配置を試すのに必要な時間は、中程度の大きさのタンパク質の場合でさえも驚くほど長いものになります。

タンパク質の折り畳みにAIを応用する

タンパク質の構造を解明するために、さまざまな戦略が使用されてきました。初期のアプローチの 1 つは、ワシントン大学の David Baker 教授によって開発されたもので、タンパク質データバンク (PDB) と呼ばれる共有グローバル データベースの短い断片を使用して、タンパク質の局所構造を予測しました。このフラグメントベースの戦略は、場合によっては役立ちますが、時間がかかり、大部分のタンパク質への適用範囲が限られています。

2018 年の第 13 回タンパク質構造予測コンペティション (CASP) では、科学者はタンパク質構造予測に機械学習を使用しました。先入観に基づくロジックに依存する従来の AI アプローチとは異なり、機械学習システムはデータ内のパターンを独自に発見します。ハサビス博士とジョン・ジャンパー博士のチームは、タンパク質構造予測ネットワークの中核コンポーネントとして機械学習を使用することで、第 13 回 CASP コンテストで準優勝者を大きく引き離し、第 12 回 CASP コンテストの最高結果より 50% 近くも優れた成績で優勝しました。こうした成功にもかかわらず、DeepMind の研究者たちは満足しませんでした。彼らは、1 オングストローム (原子の大きさ) 未満の精度で、実験者にとってより有用なツールを求めていました。

数回のデバッグとブレインストーミングを経て、DeepMind の研究チームはオリジナルのアルゴリズムに基づいて AlphaFold2 を構築することに成功しました。 CASP 2020では、DeepMindのAlphaFold2システムが驚くべきパフォーマンスを発揮しました。テストされた約 100 個のタンパク質ターゲットのうち、タンパク質ターゲットの 3 分の 2 について AlphaFold2 によって予測された構造は、実験手段によって得られた構造とほぼ同じでした。場合によっては、2 つの違いが AlphaFold2 の予測のエラーによるものか、実験方法のアーティファクトによるものかを判断することができなくなります。

ハサビス博士とジャンパー博士は、欧州分子生物学研究所の欧州バイオインフォマティクス研究所と協力して、プロジェクトとデータベースを科学コミュニティと共有し、100万人を超える研究者がこれらのリソースを使用しました。ディープマインドチームはその後、データベースカタログを、伝染病の脅威となるウイルスや世界保健機関にとって優先度の高い病原体のプロテオームなど、ゲノム配列が決定されている生物のほぼすべての既知のタンパク質にまで拡張しました。

この技術はすでに、数え切れないほどの生物医学分野やその他の分野に大きな影響を与えています。たとえば、この技術は、細胞核内外への物質の輸送を制御する大規模で複雑な分子機械である核膜孔複合体の可視化におけるギャップを埋めるのに役立ちます。研究者たちは、AlphaFold を適用することで、ヒト細胞を標的とするタンパク質を再設計し、薬物送達と遺伝子治療の新たな道を切り開きました。世界中の研究所やバイオ医薬品企業は、ワクチンの開発、医薬品の設計、汚染物質を分解する酵素の作成などに AlphaFold を使用しています。その応用の可能性は無限です。

ラスカー賞の公式表彰状には次のように記されている。「ハサビス、ジャンパー、そして彼らのチームは、想像力と才能を解き放ち、半世紀にわたって科学者を悩ませてきた課題を成し遂げました。」この勝利は、タンパク質の研究と操作における新たな時代の幕開けとなりました。すでに大きな進歩が促進されており、多くの分野の労働者がその潜在能力を活用する方法を見つけるにつれて、その影響力と範囲は爆発的に拡大すると予想されます。

臨床医学研究賞

画像提供: ラスカー財団

2023年のラスカー臨床医学研究賞は、OCT技術を発明した3人の科学者に授与されました。ジェームス・G・フジモト教授、エリック・A・スワンソン氏、デビッド・ホアン教授は、1990年代に光学、通信工学、医学を組み合わせてOCT技術を開発しました。この技術は光線を使用して網膜などの人体組織内の微細構造を観察し、物理的な接触を必要とせずに、痛みを伴わずにリアルタイムで眼の内部構造の高解像度の断面画像を生成することができる。

その後、3人の科学者はこの技術の普及を促進するために会社を設立しました。 1996 年に、眼科診断用の最初の市販 OCT 装置が臨床に導入されました。この技術が広く使用されることで、医師は視力を損なう可能性のある網膜の病気を迅速に検出して治療できるようになり、何百万人もの人々の視力を救い、眼科の診断と治療に革命をもたらしました。

現在、OCT検査は標準的な眼科治療の一部となっており、OCTの医療用途は拡大し続けています。世界中の専門家や研究者が、心臓病学、外科誘導、消化器学、皮膚科など、さまざまな医療分野でその可能性を探求しています。エンジニアはすでに、循環器系に到達できるプローブに OCT を組み込んでおり、心臓専門医はこれらのツールを使用して動脈を検査しています。さらに、OCT の生体内観察機能により、組織生検のために組織を切除することなく光生検を行うことも可能になります。今後もOCT技術の範囲と影響力は拡大し続けるでしょう。

医学特別功労賞

画像提供: ラスカー財団

ピート・ボルスト博士は、新しい分野に大胆な試みを数多く行い、多くの分野で画期的な発見をしてきました。彼の研究は、寄生虫が人間の免疫システムを回避する仕組みを明らかにし、がんにおける薬剤耐性に寄与する分子ポンプについての知見を提供した。彼は予期せぬ代謝経路を明らかにし、DNAの新しい構成要素を発見し、遺伝病の生化学的根拠を正確に突き止めました。彼は先見性と粘り強さで、オランダ癌研究所を世界クラスの機関へと導きました。彼の貢献は母国をはるかに超えて広がり、ヨーロッパやその他の国々の著名な科学組織や賞委員会を率いた。それだけでなく、彼は国際的に名声のある何十人もの研究者を育成し、科学に対する情熱と厳格な姿勢を一般の人々の教育に活かしてきました。