Looking for artificial life in Delft and York

Blog No.108
Author: Yutetsu Kuruma

この時期の日本の耐えられない暑さと湿気から離れ、オランダと英国の研究室を訪問し、会議に出席した。今頃のヨーロッパの気温は完璧だ。私は両国で実りの多い時間を過ごし、同時に少し休暇をとった。
私の最初の訪問先はアムステルダムから電車で1時間のデルフト工科大学である。C. Danelon博士の研究室を訪問した。Danelon博士は若い独立した生物学研究者で、多くの学生や研究室のメンバーの面倒を見ている。

彼の研究分野は細胞の生命を維持するために必要な最小限の分子である「ミニマルセル」と、ミニマルセルの集合体である生命の起源だ。彼のグループは、in vitro遺伝子発現システム（無細胞系）に注目しているため、我々は実験データを共有し、現在の課題を議論した。

無細胞系を用いると、任意のタンパク質またはRNAを目的の遺伝子から作製することができる。例えば、GFPのDNAを無細胞反応混合物に加えると、数時間後に輝くGFPタンパク質が得られる。このクールなバイオテクノロジーツールは、水中の石鹸泡のような脂質膜ベシクルでも利用できる。これらの脂質膜ベシクルは、サイズが実際の細胞（数十µm）にほぼ等しく、内部の動きが我々の体細胞の動きと全く同じであるため、とても興味深い。

この人工細胞で細胞の全遺伝子セットを発現することができれば、実験室で作成された実際の生きた人工細胞（理論上）となるだろう。しかし、いつものように、話はそれほど単純ではない。基本的な問題の1つは、無細胞系の寿命だ。現在のシステムでは、約3時間で遺伝子発現活性が停止する。 Danelonのグループと私はなぜ時間が短いのかについて話し合った。その理由の1つがエネルギー（例えばATP）と基質（例えばアミノ酸）の枯渇であることがわかっているが、これが主な理由ではない。別の考えられる理由は、無細胞系内のリソースを独占するか、または他の副反応を阻止する可能性のある中間生成物の蓄積である。我々は決定的な答えからまだ遠いが、いくつかの無秩序な反応がこの問題の原因であるという共通の意見を持っている。この理由は1つだけではない。生命システムは複雑だ...。
アムステルダムでの短い休暇の後（私は毎年アムステルダムに行きたいと思うが、冬はやめたほうがいいだろう）、私は英国のヨークでECAL（European Conference on Artificial Life）に出席した。新たに立ち上げたELSI Origins Network（EON）がECALのスポンサーとなっている。またELSIのResearch Interactions Committeeが、私の同僚と私が企画した「Synthetic Biology and Artificial Intelligence」というワークショップを支援するなど、ELSIがECALで良好なプレゼンスを発揮した。

このワークショップは、合成生物学がどのように人工知能の研究に貢献できるか、より詳細には、人工細胞または合成生物学を用いて最小限の認知プロセスをどのように再現することができるかに焦点を当てたシリーズの第4回であった。この困難なテーマは、3人の主催者、Pasquale Stano（化学者）、Luisa Damiano（理論家）、そして私自身（生物学者）によって提起されたものだ。主催者間の学際的なグループであるため、理論分野やウェットバイオロジーといった幅広い最先端の研究者を招待し、そのたびに常にオープンで示唆に富む議論が行われる。

幸いにも今回はELSIの支援を受けて、多くの参加者と活発な会合を開くことができた。ありがとう、ELSI！我々はディスカッションセッションで多くのアイデアを交換した。私が考えていたことは、人工細胞が環境から化学物質やシグナルを感知し、細胞内で摂動を開始するとどうなるかということだ。このような摂動は内部の生化学反応を起こし、最終的に細胞は他の/別のシグナルを他の個体に放出し得る。これは、合成生物学的アプローチにおける認知プロセスの具現化に対するヒントになり得る。
ECALの主な会議セッションでは、Filippo Caschera博士の話が私の記憶に残っている。彼は無細胞系でのリボソームの構築について語った。リボソームはタンパク質を生成する中心的な細胞であるため、この研究の成果は自己複製の構築にとって中心的なものになるだろう。我々は生きた人工細胞の実現に近づきつつある。
デルフトとヨークの熱い科学的な興奮の後、今私は東京での猛暑に苦労している（温度が35℃を超える日が連続5日間を記録！）