ABOUT THE SPEAKER
Floyd E. Romesberg - Chemist, synthetic biologist
Floyd E. Romesberg uses chemistry, biology and physics to study how biomolecules work and to create biomolecules with new forms and functions.

Why you should listen

Floyd E. Romesberg is the director of a talented team of researchers at The Scripps Research Institute who are working to understand how evolution tailors protein function, to develop novel antibiotics and aptamers and to expand on the potential of evolution through the expansion of the genetic alphabet. A chemist by training, Romesberg works beyond the traditional divides between scientific disciplines.

Since the last common ancestor of all life on earth, biological information has been stored in a four-letter alphabet consisting of G, A, T and C. In 1998, Romesberg wondered: Is DNA limited to four letters? The answer is a resounding "No!" Romesberg and his research group have designed, tested and optimized hundreds of unnatural DNA letters, and they have achieved impressive milestones including replication and amplification of six-letter DNA in a test tube; the use of six-letter DNA to produce novel materials; and most recently the creation of semi-synthetic life that stores and retrieves the increased information. The advances led to Romesberg founding Synthorx, Inc., a biotechnology company that uses the expanded genetic alphabet to develop novel protein therapeutics.

More profile about the speaker
Floyd E. Romesberg | Speaker | TED.com
TED2018

Floyd E. Romesberg: The radical possibilities of man-made DNA

フロイド・ロムズバーグ: 人工DNAの革命的な可能性

Filmed:
1,631,507 views

これまでの生物の細胞はすべて、DNAの基本単位である4つの遺伝子文字(ヌクレオチド)、A、T、C、Gを元にしてできています。しかし、現在はそうではありません。先見性のあるトークを通して、合成生物学者のフロイド・E・ロムズバーグが、6つの遺伝子文字(4つの遺伝子文字+2つの人工文字)で作られた最初の生物を紹介し、この大きな進歩が自然による設計図の基本的な理解にどのように挑むのかを探ります。
- Chemist, synthetic biologist
Floyd E. Romesberg uses chemistry, biology and physics to study how biomolecules work and to create biomolecules with new forms and functions. Full bio

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00:12
All life,
0
760
1336
あらゆる生物は
00:14
everyすべて living生活 thing ever,
1
2120
1736
命ある物はすべて
00:15
has been built建てられた accordingに従って
to the information情報 in DNADNA.
2
3880
2936
DNA情報から創られてきました
00:18
What does that mean?
3
6840
1376
どういうことでしょうか?
00:20
Well, it means手段 that just
as the English英語 language言語
4
8240
2496
それは 英語がアルファベットから成り立ち
00:22
is made up of alphabeticアルファベット letters手紙
that, when combined結合された into words言葉,
5
10760
3216
組み合わせて単語にすると
今日 私がお話しするストーリーを
00:26
allow許す me to tell you the storyストーリー
I'm going to tell you today今日,
6
14000
2816
伝えられるようになるのと同じです
00:28
DNADNA is made up of genetic遺伝的な letters手紙
that, when combined結合された into genes遺伝子,
7
16840
4096
DNAは遺伝子文字(ヌクレオチド)で作られ
それが組み合わさって遺伝子となり
00:32
allow許す cells細胞 to produce作物 proteinsタンパク質,
8
20960
1736
糸のようにつながったアミノ酸が
00:34
strings文字列 of aminoアミノ acids
that fold up into complex複合体 structures構造
9
22720
3056
複雑な構造に折りたたまれてできた
タンパク質を細胞に作らせます
00:37
that perform実行する the functions機能
that allow許す a cell細胞 to do what it does,
10
25800
3016
そのタンパク質が働いて
細胞を機能させます
例えば ストーリーを話すとかです
00:40
to tell its stories物語.
11
28840
1736
00:42
The English英語 alphabetアルファベット has 26 letters手紙,
and the genetic遺伝的な alphabetアルファベット has four4つの.
12
30600
3936
英語のアルファベットは26文字ですが
遺伝子文字は4つです
00:46
They're prettyかなり famous有名な.
Maybe you've heard聞いた of them.
13
34560
2376
とても有名なので
ご承知のことと思いますが
00:48
They are oftenしばしば just
referred言及 to as G, C, A and T.
14
36960
2320
単によくG、C、A、Tと呼ばれます
00:52
But it's remarkable顕著
that all the diversity多様性 of life
15
40520
3416
生物のあらゆる多様性が
4つの遺伝子文字に
00:55
is the result結果 of four4つの genetic遺伝的な letters手紙.
16
43960
2080
起因するのだから驚きです
00:59
Imagine想像する what it would be like
if the English英語 alphabetアルファベット had four4つの letters手紙.
17
47240
4016
英語のアルファベットが
4文字しかなかったとしたら
01:03
What sortソート of stories物語
would you be ableできる to tell?
18
51280
2280
どんなストーリーが話せますか?
01:07
What if the genetic遺伝的な alphabetアルファベット
had more letters手紙?
19
55280
2160
遺伝子文字がもっとあったとしたら?
01:11
Would life with more letters手紙
be ableできる to tell different異なる stories物語,
20
59440
2976
遺伝子文字の多い生物は
色々な もっと面白いストーリーを
01:14
maybe even more interesting面白い onesもの?
21
62440
2000
語れるのでしょうか?
01:18
In 1999, my lab研究室 at the Scrippsスクリプス
Research研究 Institute研究所 in La JollaJolla, Californiaカリフォルニア
22
66480
3816
1999年カリフォルニア州ラホヤにある
スクリプス研究所内の研究室で
01:22
started開始した workingワーキング on this question質問
with the goalゴール of creating作成 living生活 organisms生物
23
70320
3696
私はこの問題を研究し始めましたが
目標は自然界の4つの文字に
01:26
with DNADNA made up
of a six-letter6文字 genetic遺伝的な alphabetアルファベット,
24
74040
3016
新たに人工の2つの文字を加えた
6つの遺伝子文字を
01:29
the four4つの naturalナチュラル letters手紙
plusプラス two additional追加 new新しい man-made人工 letters手紙.
25
77080
4480
DNAに持つ生物を創ることでした
01:35
Suchそのような an organism生物 would be
26
83120
1256
これまで創造された生物で
01:36
the first radically根本的に altered変更されました
form of life ever created作成した.
27
84400
2856
もっとも 根本的に変化させられた
生命の形式になるでしょう
01:39
It would be a semisynthetic半合成 form of life
28
87280
1936
従来の生物より
多くの遺伝情報を保有する
01:41
that stores店舗 more information情報
than life ever has before.
29
89240
3880
半合成の生物です
01:46
It would be ableできる to make new新しい proteinsタンパク質,
30
94120
1856
新しいタンパク質―
01:48
proteinsタンパク質 built建てられた from more
than the 20 normal正常 aminoアミノ acids
31
96000
2736
通常タンパク質を作る
20種類以上のアミノ酸から
01:50
that are usually通常 used to buildビルドする proteinsタンパク質.
32
98760
1920
タンパク質を作れるでしょう
01:53
What sortソート of stories物語 could that life tell?
33
101560
2080
その生物はどんなストーリーを
語るのでしょうか?
01:57
With the powerパワー of synthetic合成 chemistry化学
and molecular分子 biology生物学
34
105400
2816
合成化学と分子生物学の力で
02:00
and just under 20 years of work,
35
108240
1576
20年近い研究の末
02:01
we created作成した bacteria細菌 with six-letter6文字 DNADNA.
36
109840
2536
6つの遺伝子文字を持つ
バクテリアを創りました
02:04
Let me tell you how we did it.
37
112400
1429
どうやったのかお話しします
02:06
All you have to remember思い出す
from your high高い school学校 biology生物学
38
114640
2536
高校の生物学を思い出してください
02:09
is that the four4つの naturalナチュラル letters手紙
pairペア together一緒に to form two baseベース pairsペア.
39
117200
3496
自然界の4つの遺伝子文字は
2種類の基本ペアとなります
02:12
G pairsペア with C and A pairsペア with T,
40
120720
2256
GとC、AとTのペアです
02:15
so to create作成する our new新しい letters手紙,
41
123000
1816
新しい遺伝子文字を作るために
02:16
we synthesized合成された hundreds数百 of new新しい candidates候補者,
new新しい candidate候補者 letters手紙,
42
124840
3536
何百もの新しい文字候補を合成し
取捨選択して
02:20
and examined調べた their彼らの abilities能力
to selectively選択的に pairペア with each other.
43
128400
3048
互いの選択的ペアとなる能力を
検証しました
02:23
And after about 15 years of work,
44
131472
1704
約15年の研究の末
02:25
we found見つけた two that paired対になった
together一緒に really well,
45
133200
2576
少なくとも試験管の中では
02:27
at least少なくとも in a testテスト tubeチューブ.
46
135800
1696
相性の良いペアを発見しました
02:29
They have complicated複雑な names名前,
47
137520
1696
難しい名前があるのですが
02:31
but let's just call them X and Y.
48
139240
1620
単にXとYと呼びましょう
02:33
The next thing we needed必要な to do
was find a way to get X and Y into cells細胞,
49
141960
3416
次の段階で XとYを
細胞に入れる方法を模索し
02:37
and eventually最終的に we found見つけた that a proteinタンパク質
that does something similar類似 in algae藻類
50
145400
3536
藻類の あるタンパク質が
XとYを細胞に取り込むことを見つけ
02:40
worked働いた in our bacteria細菌.
51
148960
1376
このバクテリアでも働きました
02:42
So the final最後の thing that we needed必要な to do
was to showショー that with X and Y provided提供された,
52
150360
4496
そして 最終段階で
XとYを持つ細胞が成長して分裂し
02:46
cells細胞 could grow成長する and divide分ける
and holdホールド on to X and Y in their彼らの DNADNA.
53
154880
3520
そのDNA内にXとYを保持することを示す
必要がありました
02:51
Everything we had done完了 up to then
took取った longerより長いです than I had hoped望んでいた --
54
159880
3096
気が短い私からすると
そこまで辿り着くのに
02:55
I am actually実際に a really impatientせっかち person --
55
163000
2016
思ったよりも 長くかかりましたが
02:57
but this, the most最も important重要 stepステップ,
worked働いた fasterもっと早く than I dreamed夢見る,
56
165040
3800
この 最も重要なステップは
私が期待したよりすぐにうまくいきました
03:01
basically基本的に immediatelyすぐに.
57
169840
1200
早い話が 即座にです
03:04
On a weekend週末 in 2014,
58
172640
2216
2014年のある週末
私の研究室の大学院生が
03:06
a graduate卒業 student学生 in my lab研究室
grew成長しました bacteria細菌 with six-letter6文字 DNADNA.
59
174880
3080
6つの遺伝子文字を持つ
バクテリアを培養したのです
03:10
Let me take the opportunity機会
to introduce紹介する you to them right now.
60
178800
2976
早速 お披露目しましょう
03:13
This is an actual実際の picture画像 of them.
61
181800
1640
これは実際の写真です
03:16
These are the first
semisynthetic半合成 organisms生物.
62
184880
2440
初の半合成生物です
03:21
So bacteria細菌 with six-letter6文字 DNADNA,
that's really coolクール, right?
63
189480
2776
6種の遺伝子文字を持つバクテリアは
とてもクールですよね?
03:24
Well, maybe some of you
are still wondering不思議 why.
64
192280
2440
皆さんの中には 訝しむ方も
おられると思います
03:27
So let me tell you a little bitビット more
about some of our motivations動機,
65
195680
3176
概念面と実用面から
03:30
bothどちらも conceptual概念的な and practical実用的な.
66
198880
1936
もう少し動機をお話しします
03:32
Conceptually概念的, people have
thought about life, what it is,
67
200840
2696
概念的に 人々は
「生物とは何か」
03:35
what makes作る it different異なる
from things that are not alive生きている,
68
203560
2616
「命を持たない物との違いは何か」を
思考力を得て以来
ずっと考えてきました
03:38
since以来 people have had thoughts思考.
69
206200
1656
03:39
Manyたくさんの have interpreted解釈された
life as beingであること perfect完璧な,
70
207880
2296
多くの人々が
生物は完璧なものと解釈し
03:42
and this was taken撮影
as evidence証拠 of a creator創作者.
71
210200
2496
創造主がいる証拠として
受け止めてきました
03:44
Living生活 things are different異なる
because a god breathed呼吸した life into them.
72
212720
3656
神が生物に命を吹き込んだため
生物は他とは異なるのです
03:48
Othersその他 have sought求められた
a more scientific科学的 explanation説明,
73
216400
2336
より科学的な説明を探る
人々もいましたが
03:50
but I think it's fairフェア to say
74
218760
1376
それでも 生物の分子を
03:52
that they still consider検討する
the molecules分子 of life to be special特別.
75
220160
2896
特別視していると言ってもいいでしょう
03:55
I mean, evolution進化 has been optimizing最適化する them
for billions何十億 of years, right?
76
223080
3416
進化は何十億年間にも渡り
生命を最適化し続けてきました
03:58
Whateverなんでも perspective視点 you take,
it would seem思われる prettyかなり impossible不可能
77
226520
2936
皆さんがどうお考えであろうと
04:01
for chemists化学者 to come in
and buildビルドする new新しい parts部品
78
229480
2016
無茶苦茶な失敗をすることなしに
04:03
that function関数 within以内 and alongside一緒に
the naturalナチュラル molecules分子 of life
79
231520
3016
化学者が自然界の
生物分子の内部や 共に機能する
04:06
withoutなし somehow何とか
really screwingねじ止め everything up.
80
234560
2360
新しい要素を作ることは
不可能に近いように思えます
04:10
But just how perfectly完全に
created作成した or evolved進化した are we?
81
238400
3056
「私たちはいかに
完璧に作られ進化したのか?」
04:13
Just how special特別
are the molecules分子 of life?
82
241480
2240
「生物の分子がいかに特別なのか?」
04:16
These questions質問 have been
impossible不可能 to even ask尋ねる,
83
244640
2336
こういう質問は
問うことすら不可能でした
04:19
because we've私たちは had nothing
to compare比較する life to.
84
247000
2120
生物と比較する物がないからです
04:22
Now for the first time, our work suggests提案する
85
250000
1976
私たちの初めての研究からすると
04:24
that maybe the molecules分子 of life
aren'tない that special特別.
86
252000
2696
生物の分子は
そんなに特別ではないかもしれません
04:26
Maybe life as we know it
isn't the only way it could be.
87
254720
3040
私たちが知る生物は
唯一無二の可能性ではないかもしれません
04:30
Maybe we're not the only solution溶液,
maybe not even the bestベスト solution溶液,
88
258920
3216
もしかしたら 唯一の答えでも
最良の答えでもなく
答えの一つに過ぎないかもしれません
04:34
just a solution溶液.
89
262160
1440
04:37
These questions質問 address住所
fundamental基本的な issues問題 about life,
90
265600
2576
それらの質問は
生物の基本的問題に触れており
04:40
but maybe they seem思われる a little esoteric難解な.
91
268200
1856
いささか難解なようです
04:42
So what about practical実用的な motivations動機?
92
270080
1736
では 実用面での動機は何かと言うと
04:43
Well, we want to explore探検する
what sortソート of new新しい stories物語
93
271840
2776
遺伝子文字を増やした
新しい生物が語る
04:46
life with an expanded拡張された
vocabulary単語 could tell,
94
274640
2096
新しいストーリーを探求したいのです
04:48
and remember思い出す, stories物語 here
are the proteinsタンパク質 that a cell細胞 produces生産する
95
276760
3216
ここでのストーリーは
細胞が作ったタンパク質と
04:52
and the functions機能 they have.
96
280000
1376
その機能についてです
04:53
So what sortソート of new新しい proteinsタンパク質
with new新しい typesタイプ of functions機能
97
281400
3096
では 半合成生物は
どんな新しい機能を持った
04:56
could our semisynthetic半合成 organisms生物
make and maybe even use?
98
284520
3656
新しいタンパク質を作り
利用するのでしょう?
05:00
Well, we have a coupleカップル of things in mindマインド.
99
288200
1960
いくつかの可能性を
思い描いています
05:03
The first is to get the cells細胞
to make proteinsタンパク質 for us, for our use.
100
291240
4576
まず 私たちが使用するために
細胞にタンパク質を作らせます
05:07
Proteinsタンパク質 are beingであること used today今日
101
295840
1416
現在 タンパク質は
05:09
for an increasinglyますます broad広い
range範囲 of different異なる applicationsアプリケーション,
102
297280
2736
兵士を怪我から守る物質から
05:12
from materials材料 that protect保護する
soldiers兵隊 from injury損傷
103
300040
2256
危険な化合物の検出装置での使用まで
05:14
to devicesデバイス that detect検出する
dangerous危険な compounds化合物,
104
302320
2216
ますます幅広い分野で
応用されていますが
05:16
but at least少なくとも to me,
105
304560
1336
少なくとも私が
05:17
the most最も excitingエキサイティング application応用
is proteinタンパク質 drugs薬物.
106
305920
2400
一番興奮する応用は タンパク質薬剤です
05:21
Despiteにもかかわらず beingであること relatively比較的 new新しい,
107
309160
1416
比較的新しいにも関わらず
05:22
proteinタンパク質 drugs薬物 have already既に
revolutionized革命を起こした medicine医学,
108
310600
2416
タンパク質薬剤は すでに
医学に革命を引き起こしました
05:25
and, for example, insulinインスリン is a proteinタンパク質.
109
313040
2696
例えば インスリンはタンパク質です
05:27
You've probably多分 heard聞いた of it,
and it's manufactured製造された as a drugドラッグ
110
315760
2856
お聞き及びかもしれませんが
薬剤として製造され
05:30
that has completely完全に changedかわった
how we treat治療する diabetes糖尿病.
111
318640
2656
糖尿病の治療方法を完全に変えました
05:33
But the problem問題 is that proteinsタンパク質
are really hardハード to make
112
321320
2976
でも 問題は
タンパク質は作るのが実に難しく
05:36
and the only practical実用的な way to get them
is to get cells細胞 to make them for you.
113
324320
3600
唯一 実用的な方法は
細胞にタンパク質を作らせることです
05:40
So of courseコース, with naturalナチュラル cells細胞,
114
328880
1696
当然 自然界の細胞を使えば
05:42
you can only get them to make
proteinsタンパク質 with the naturalナチュラル aminoアミノ acids,
115
330600
3496
自然界にあるアミノ酸を持った
タンパク質を作らせることができます
05:46
and so the propertiesプロパティ
those proteinsタンパク質 can have,
116
334120
2216
タンパク質の性質や
05:48
the applicationsアプリケーション
they could be developed発展した for,
117
336360
2496
新薬開発へ応用は
05:50
must必須 be limited限られた by the nature自然
of those aminoアミノ acids
118
338880
2496
タンパク質を作るアミノ酸の性質によって
05:53
that the protein'sタンパク質の built建てられた from.
119
341400
1496
制限されます
05:54
So here they are,
120
342920
1216
これらがそうで
05:56
the 20 normal正常 aminoアミノ acids that are
strung吊るされた together一緒に to make a proteinタンパク質,
121
344160
3256
タンパク質を作るため
自然界の20個のアミノ酸が連なっています
05:59
and I think you can see,
they're not that different-looking異なる見た目.
122
347440
2856
ご覧のとおり
そんなに違って見えません
06:02
They don't bring持参する
that manyたくさんの different異なる functions機能.
123
350320
2216
それほど多様な機能はなく
それほど多様な機能を
もたらしもしません
06:04
They don't make that manyたくさんの
different異なる functions機能 available利用可能な.
124
352560
2656
合成化学者が薬として作った
小さな分子と比較してみましょう
06:07
Compare比較 that with the small小さい molecules分子
that synthetic合成 chemists化学者 make as drugs薬物.
125
355240
3576
タンパク質よりもずっとシンプルですが
06:10
Now, they're much simplerより単純な than proteinsタンパク質,
126
358840
1936
通常 ずっと幅広い範囲の物質から
作られます
06:12
but they're routinely日常的に built建てられた from
a much broaderより広い range範囲 of diverse多様 things.
127
360800
3416
分子の詳細をお気になさらずとも
06:16
Don't worry心配 about the molecular分子 details詳細,
128
364240
1936
いかに違うかお分かりになると思います
06:18
but I think you can see
how different異なる they are.
129
366200
2216
そして実際 この違いによって
様々な病気を治療する
06:20
And in fact事実, it's their彼らの differences相違
that make them great drugs薬物
130
368440
2936
優れた薬となるのです
06:23
to treat治療する different異なる diseases病気.
131
371400
1376
06:24
So it's really provocative挑発的な to wonderワンダー
what sortソート of new新しい proteinタンパク質 drugs薬物
132
372800
4176
色々な物質からタンパク質が作れたら
06:29
you could develop開発する if you could buildビルドする
proteinsタンパク質 from more diverse多様 things.
133
377000
3360
どんなタンパク質新薬が開発可能かと
思いを馳せるのは実に刺激的です
06:33
So can we get our semisynthetic半合成 organism生物
134
381840
1936
半合成生物に
新しい多様なアミノ酸を含む
06:35
to make proteinsタンパク質 that include含める
new新しい and different異なる aminoアミノ acids,
135
383800
3216
タンパク質を作らせることが
できるでしょうか?
06:39
maybe aminoアミノ acids
selected選択された to confer与える the proteinタンパク質
136
387040
2256
たぶん そのアミノ酸は
意図した特性や機能を
06:41
with some desired望む propertyプロパティ or function関数?
137
389320
2080
タンパク質に与えるよう
選択されるでしょう
06:44
For example,
138
392640
1256
例えば
06:45
manyたくさんの proteinsタンパク質 just aren'tない stable安定した
when you inject注入する them into people.
139
393920
3136
多くのタンパク質は
体内では不安定なのです
06:49
They are rapidly急速に degraded劣化した or eliminated除去された,
140
397080
2176
急速に分解されたり 体から除去され
06:51
and this stops停止 them from beingであること drugs薬物.
141
399280
1800
薬として利用できません
06:54
What if we could make proteinsタンパク質
with new新しい aminoアミノ acids
142
402080
2416
より良い薬剤として使えるように
新しいアミノ酸で
06:56
with things attached添付された to them
143
404520
1816
タンパク質を作れるとしたら?
06:58
that protect保護する them from their彼らの environment環境,
144
406360
1976
タンパク質を体内環境から守り
07:00
that protect保護する them
from beingであること degraded劣化した or eliminated除去された,
145
408360
3176
分解や除去から保護する物質を
タンパク質に結合したら?
07:03
so that they could be better drugs薬物?
146
411560
1680
どうでしょうか?
07:07
Could we make proteinsタンパク質
with little fingers attached添付された
147
415560
2416
他の分子を掴むことに特化した
07:10
that specifically具体的に
grabつかむ on to other molecules分子?
148
418000
2480
小さな手を持った
タンパク質を作れたなら?
07:13
Manyたくさんの small小さい molecules分子
failed失敗した during development開発 as drugs薬物
149
421480
2736
新薬開発中
多くの小さな分子は失敗でした
07:16
because they just weren'tなかった
specific特定 enough十分な to find their彼らの targetターゲット
150
424240
2936
なぜなら 人体という複雑な環境で
07:19
in the complex複合体 environment環境
of the human人間 body.
151
427200
2136
標的を特定できなかったからです
07:21
So could we take those molecules分子
and make them parts部品 of new新しい aminoアミノ acids
152
429360
3616
その分子を
新しいアミノ酸の一部として作り
07:25
that, when incorporated組み込まれた into a proteinタンパク質,
153
433000
2776
タンパク質に組み込み
07:27
are guided案内された by that proteinタンパク質
to their彼らの targetターゲット?
154
435800
2360
そのタンパク質を使って
標的に誘導できるとしたら?
07:32
I started開始した a biotechバイオテクノロジー company会社
calledと呼ばれる Synthorxシンソークス.
155
440040
2176
私はバイオテク企業
Synthorxを立ち上げました
07:34
Synthorxシンソークス standsスタンド for synthetic合成 organism生物
156
442240
2616
Synth(合成)+or(生物)+x(未知のもの)
という意味です
07:36
with an X added追加された at the end終わり because
that's what you do with biotechバイオテクノロジー companies企業.
157
444880
3656
最後の“x”はそれが
バイオテク企業のすることだからです
07:40
(Laughter笑い)
158
448560
1416
(笑)
07:42
Synthorxシンソークス is workingワーキング closely密接に with my lab研究室,
159
450000
2016
Synthorxは私の研究室と協働し
07:44
and they're interested興味がある in a proteinタンパク質
that recognizes認識する a certainある receptor受容体
160
452040
4336
人間の細胞表面にある
特定の受容体を認識する
07:48
on the surface表面 of human人間 cells細胞.
161
456400
1696
タンパク質を研究しています
07:50
But the problem問題 is that it alsoまた、 recognizes認識する
162
458120
2456
しかし 同じ細胞の表面の
07:52
another別の receptor受容体 on the surface表面
of those same同じ cells細胞,
163
460600
2696
別の受容体も認識してしまうのが
難点であり
07:55
and that makes作る it toxic毒性.
164
463320
1640
有害なのです
07:57
So could we produce作物
a variantバリアント of that proteinタンパク質
165
465800
2136
2番目の悪い受容体と
07:59
where the part that interacts相互作用する
with that second二番 bad悪い receptor受容体 is shieldedシールドされた,
166
467960
4336
相互作用する部分を
大きな傘みたいな物でブロックし
08:04
blockedブロックされた by something like a big大きい umbrella
167
472320
1936
1番目の良い受容体とのみ
08:06
so that the proteinタンパク質 only interacts相互作用する
with that first good receptor受容体?
168
474280
3080
相互作用するタンパク質を
作れたとしたら?
08:10
Doing that would be really difficult難しい
169
478520
1736
それは実に難しく
08:12
or impossible不可能 to do
with the normal正常 aminoアミノ acids,
170
480280
2256
自然界のアミノ酸では不可能ですが
その目的に設計されたアミノ酸なら可能です
08:14
but not with aminoアミノ acids that are
specifically具体的に designed設計 for that purpose目的.
171
482560
3440
08:20
So getting取得 our semisynthetic半合成 cells細胞
to act行為 as little factories工場
172
488520
3176
半合成細胞を小さな工場のように働かせて
08:23
to produce作物 better proteinタンパク質 drugs薬物
173
491720
1496
より良いタンパク質薬剤を作るのは
08:25
isn't the only potentially潜在的
really interesting面白い application応用,
174
493240
2736
唯一の興味深い応用という
訳ではありません
08:28
because remember思い出す, it's the proteinsタンパク質
that allow許す cells細胞 to do what they do.
175
496000
3400
そもそも タンパク質が
細胞を機能させるのですから
08:32
So if we have cells細胞 that make
new新しい proteinsタンパク質 with new新しい functions機能,
176
500320
3296
新しい機能を持つ新しいタンパク質を
作る細胞があるなら
08:35
could we get them to do things
that naturalナチュラル cells細胞 can't do?
177
503640
3576
自然界の細胞では
不可能なことをさせられるでしょうか?
08:39
For example, could we develop開発する
semisynthetic半合成 organisms生物
178
507240
2776
例えば 人に注射すると
がん細胞を探し
08:42
that when injected注射した into a person,
seekシーク out cancer cells細胞
179
510040
4136
がん細胞を発見した時に限って
細胞を殺す毒性タンパク質を分泌する
08:46
and only when they find them,
secrete秘密 a toxic毒性 proteinタンパク質 that kills殺す them?
180
514200
3320
半合成的生物を開発できたなら?
08:50
Could we create作成する bacteria細菌
that eat食べる different異なる kinds種類 of oil,
181
518400
2936
異なる種類の油を食べる
細菌を作れたなら
08:53
maybe to cleanクリーン up an oil spillこぼれる?
182
521360
1896
石油流失の掃除をするかもしれません
08:55
These are just a coupleカップル
of the typesタイプ of stories物語
183
523280
2216
遺伝子文字を増やした生物が
08:57
that we're going to see if life
with an expanded拡張された vocabulary単語 can tell.
184
525520
3256
語るかもしれない
ストーリーのほんの数例です
09:00
So, sounds great, right?
185
528800
1496
素晴らしいですよね?
09:02
Injecting注入 semisynthetic半合成
organisms生物 into people,
186
530320
2896
では 半合成生物を人体に注射したり
09:05
dumpingダンピング millions何百万 and millions何百万 of gallonsガロン
of our bacteria細菌 into the ocean海洋
187
533240
3376
海や皆さんのお気に入りのビーチに
膨大な量の人工細菌を
09:08
or out on your favoriteお気に入り beachビーチ?
188
536640
1496
撒き散らすのは どうでしょう?
09:10
Oh, wait a minute,
actually実際に it sounds really scary怖い.
189
538160
2456
ちょっと待ってください
怖いですよね?
09:12
This dinosaur恐竜 is really scary怖い.
190
540640
2000
この恐竜は怖いのです
09:16
But here'sここにいる the catchキャッチ:
191
544480
1776
でも本当は次の通りです
09:18
our semisynthetic半合成 organisms生物
in order注文 to survive生き残ります,
192
546280
3576
半合成生物が生き残るには
09:21
need to be fed給餌した the chemical化学
precursors前駆体 of X and Y.
193
549880
2920
XとYの前駆化学物質を
与えられる必要があります
09:25
X and Y are completely完全に different異なる
than anything that exists存在する in nature自然.
194
553800
3480
XとYは自然界に存在するものと
全く異なります
09:30
Cells細胞 just don't have them
or the ability能力 to make them.
195
558160
2600
細胞はこれらを持っていませんし
作る能力もありません
09:33
So when we prepare準備する them,
196
561600
1256
実験室の制御された環境で
09:34
when we grow成長する them up
in the controlled制御された environment環境 of the lab研究室,
197
562880
2936
準備、培養する際
09:37
we can feedフィード them
lots of the unnatural不自然な foodフード.
198
565840
2096
自然界に存在しない
大量の餌を与えます
09:39
Then, when we deploy展開する them
in a person or out on a beachビーチ
199
567960
3336
そして 人体に投与されたり
ビーチに放出されたりすると
09:43
where they no longerより長いです
have accessアクセス that special特別 foodフード,
200
571320
2696
特別な餌にありつけなくなり
09:46
they can grow成長する for a little bitビット,
they can survive生き残ります for a little,
201
574040
3096
あまり成長せず
少しの間 生き残っても―
09:49
maybe just long enough十分な
to perform実行する some intended意図されました function関数,
202
577160
3496
目的の機能を遂行する程度の期間です
09:52
but then they start開始
to run走る out of the foodフード.
203
580680
2136
餌を食い尽くし
09:54
They start開始 to starve飢えている.
204
582840
1336
飢え
09:56
They starve飢えている to death
and they just disappear姿を消す.
205
584200
2120
餓死して消滅します
09:59
So not only could we get life
to tell new新しい stories物語,
206
587480
2416
生物に新しいストーリーを
語らせるだけでなく
10:01
we get to tell life when and where
to tell those stories物語.
207
589920
3000
ストーリーを語る
時間と場所も指定できるのです
10:07
At the beginning始まり of this talk
I told you that we reported報告 in 2014
208
595080
3536
このトークの序盤で
2014年にDNAにXとYという
10:10
the creation創造 of semisynthetic半合成 organisms生物
that store格納 more information情報,
209
598640
3216
より多くの情報を持つ
半合成生物を創った
話をしました
10:13
X and Y, in their彼らの DNADNA.
210
601880
2096
10:16
But all the motivations動機
that we just talked話した about
211
604000
2456
ただ お話ししたどの動機にも
10:18
require要求する cells細胞 to use X and Y
to make proteinsタンパク質,
212
606480
2456
細胞がXとYを使って
タンパク質を作ることが必要で
10:20
so we started開始した workingワーキング on that.
213
608960
1680
私たちは その研究を始めました
10:23
Within以内 a coupleカップル years, we showed示した
that the cells細胞 could take DNADNA with X and Y
214
611600
3696
数年以内に細胞は
XとYを持つDNAを
10:27
and copyコピー it into RNARNA,
the workingワーキング copyコピー of DNADNA.
215
615320
2840
DNAの作業複製である
RNAに複製できるでしょう
10:31
And late遅く last year,
216
619560
1816
昨年末 私たちは
10:33
we showed示した that they could then
use X and Y to make proteinsタンパク質.
217
621400
3136
タンパク質を作るのに
XとYを使えることを証明しました
10:36
Here they are, the stars of the showショー,
218
624560
2656
この講演の目玉である
10:39
the first fully-functional完全に機能する
semisynthetic半合成 organisms生物.
219
627240
3480
最初の完全な機能を持つ
半合成生物です
10:43
(Applause拍手)
220
631560
4640
(拍手)
10:50
These cells細胞 are green because
they're making作る a proteinタンパク質 that glows輝き green.
221
638040
3496
緑に光るタンパク質を作っているので
細胞が緑に見えます
10:53
It's a prettyかなり famous有名な proteinタンパク質,
actually実際に, from jellyfishクラゲ
222
641560
2536
クラゲから取れる
とても有名なタンパク質です
10:56
that a lot of people use
in its naturalナチュラル form
223
644120
2096
作ったものが見えやすいので
10:58
because it's easy簡単 to see that you made it.
224
646240
2040
多くの人々が自然の形で使います
11:01
But within以内 everyすべて one of these proteinsタンパク質,
225
649280
1896
しかし これらのタンパク質の1つずつに
11:03
there's a new新しい aminoアミノ acid that
naturalナチュラル life can't buildビルドする proteinsタンパク質 with.
226
651200
3760
自然の生物がタンパク質を作れない
新しいアミノ酸が含まれています
11:09
Everyすべて living生活 cell細胞, everyすべて living生活 cell細胞 ever,
227
657160
3840
すべての生きている細胞が
11:14
has made everyすべて one of its proteinsタンパク質
228
662160
2376
4つの遺伝子文字を使って
11:16
usingを使用して a four-letter四文字 genetic遺伝的な alphabetアルファベット.
229
664560
2040
すべてのタンパク質を作ってきました
11:19
These cells細胞 are living生活 and growing成長する
and making作る proteinタンパク質
230
667720
4136
ところが これらの細胞は生きて成長し
6つの遺伝子文字を使って
11:23
with a six-letter6文字 alphabetアルファベット.
231
671880
1896
タンパク質を作ります
11:25
These are a new新しい form of life.
232
673800
1400
新しい生物の形です
11:28
This is a semisynthetic半合成 form of life.
233
676360
2160
生物の半合成の形なのです
11:31
So what about the future未来?
234
679840
1776
未来はどうなるのでしょうか?
11:33
My lab研究室 is already既に workingワーキング on expanding拡大する
the genetic遺伝的な alphabetアルファベット of other cells細胞,
235
681640
3576
私の研究室では ヒトの細胞も含めた
他の細胞の遺伝子文字を
増やす研究をしています
11:37
includingを含む human人間 cells細胞,
236
685240
1216
11:38
and we're getting取得 ready準備完了 to start開始 workingワーキング
on more complex複合体 organisms生物.
237
686480
3656
より複雑な生物の研究も始める予定です
11:42
Think semisynthetic半合成 wormsワーム.
238
690160
1800
半合成の線虫を考えてみてください
11:45
The last thing I want to say to you,
239
693360
1736
最後にお伝えしたいのは
11:47
the most最も important重要 thing
that I want to say to you,
240
695120
2416
私が申し上げる中で
最も重要なことですが
11:49
is that the time
of semisynthetic半合成 life is here.
241
697560
2360
半合成生物の時代はすでに始まった
ということです
11:52
Thank you.
242
700760
1256
ありがとうございました
11:54
(Applause拍手)
243
702040
4680
(拍手)
12:05
Chrisクリス Andersonアンダーソン: I mean,
Floydフロイド, this is so remarkable顕著.
244
713480
2496
クリス・アンダーソン:
これは特に注目に値します
12:08
I just wanted to ask尋ねる you,
245
716000
2736
質問ですが
12:10
what are the implications意義 of your work
246
718760
2496
あなたの研究からすると
12:13
for how we should think
about the possibilities可能性 for life,
247
721280
3856
宇宙の他の星に
生物が存在する可能性について
12:17
like, in the universe宇宙, elsewhere他の場所?
248
725160
2256
どう考えればいいのでしょうか?
12:19
It just seems思われる like so much of life,
or so much of our assumptions仮定 are basedベース
249
727440
4136
生物のすべてが
DNAに基づいているという
12:23
on the fact事実 that of courseコース,
it's got to be DNADNA,
250
731600
2856
仮定のようですが
12:26
but is the possibility可能性 spaceスペース
of self-replicating自己複製 molecules分子
251
734480
4256
自己複製分子の確率空間は
DNAより高いもがあるのでしょうか?
12:30
much biggerより大きい than DNADNA,
even just DNADNA with six6 letters手紙?
252
738760
3096
6種のヌクレオチドを持つ
DNAよりも高いですか?
12:33
Floydフロイド RomesbergRomesberg:
Absolutely絶対に, I think that's right,
253
741880
2376
フロイド・ロムズバーグ:
全くその通りです
12:36
and I think what our work has shown示された,
254
744280
1736
私の研究が示すものは
12:38
as I mentioned言及した, is that
there's been always this prejudice偏見
255
746040
3696
申し上げたとおり
常に偏見が付きまといます
12:41
that sortソート of we're perfect完璧な,
256
749760
1376
つまり 私たちは完璧であり
12:43
we're optimal最適な, God created作成した us this way,
257
751160
2576
最適化され
神がこのように人間を作られ
12:45
evolution進化 perfected完成した us this way.
258
753760
2096
進化が我々を完璧にしたと
12:47
We've私たちは made molecules分子 that work
right alongside一緒に the naturalナチュラル onesもの,
259
755880
3280
私たちは自然界の分子以外に
機能する分子を作りました
12:52
and I think that suggests提案する
that any molecules分子
260
760440
3216
それが示唆することは
化学と物理の原理に則る
12:55
that obey従う the fundamental基本的な laws法律
of chemistry化学 and physics物理
261
763680
2656
いかなる分子も
12:58
and you can optimize最適化する them
262
766360
1256
それらを最適化でき
12:59
could do the things that
the naturalナチュラル molecules分子 of life do.
263
767640
2736
自然界の分子と同じことをします
13:02
There's nothing magicマジック there.
264
770400
1736
そこに魔法はありません
13:04
And I think that it suggests提案する
265
772160
1376
そのことは生物が異なる形で
13:05
that life could evolve進化する
manyたくさんの different異なる ways方法,
266
773560
2056
進化できることを
示唆していると思います
13:07
maybe similar類似 to us
with other typesタイプ of DNADNA,
267
775640
2856
他の種類のDNAを使って
私たちと類似ものができるとか
13:10
maybe things withoutなし DNADNA at all.
268
778520
1720
全くDNAを使わないかもしれません
13:13
CACA: I mean, in your mindマインド,
269
781120
1256
クリス: 確率空間は
13:14
how big大きい mightかもしれない that possibility可能性 spaceスペース be?
270
782400
3336
どの程度だとお考えですか?
13:17
Do we even know? Are most最も things going
to look something like a DNADNA molecule分子,
271
785760
3656
知ることができるでしょうか?
DNA分子のようであったり
13:21
or something radically根本的に different異なる
that can still self-reproduce自己複製
272
789440
2936
自己複製して
潜在的に生物を創れる
全く違ったものかもしれません
13:24
and potentially潜在的 create作成する living生活 organisms生物?
273
792400
1936
13:26
FR神父: My personal個人的 opinion意見
is that if we found見つけた new新しい life,
274
794360
2496
フロイド: 個人的意見ですが
新しい生物を発見しても
13:28
we mightかもしれない not even recognize認識する it.
275
796880
2216
多分気付かないと思います
13:31
CACA: So this obsession強迫観念
with the searchサーチ for Goldilocksゴルディラック planets惑星
276
799120
2936
クリス: 水などがあって
生存に適した場所である
13:34
in exactly正確に the right place場所
with water and whateverなんでも,
277
802080
2416
ゴルディロックス惑星を
目指して調査するなんて
13:36
that's a very parochial偏狭
assumption仮定, perhapsおそらく.
278
804520
2296
ひょっとして非常に
偏狭な仮説かもしれません
13:38
FR神父: Well, if you want to find someone誰か
you can talk to, then maybe not,
279
806840
3416
フロイド: 話し相手を見つけたいなら
ダメかもしれませんが
13:42
but I think that if you're just
looking for any form of life,
280
810280
2896
ただ別の形の生物を探すというなら
13:45
I think that's right, I think that you're
looking for life under the light post役職.
281
813200
3896
街路灯の下で 生物を探せると思います
13:49
CACA: Thank you for boggling遠く all our minds.
Thank so much, Floydフロイド.
282
817120
3336
クリス: 全員を驚かせてくれてありがとう
13:52
(Applause拍手)
283
820480
2640
(拍手)
Translated by Masako Kigami
Reviewed by Masaki Yanagishita

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ABOUT THE SPEAKER
Floyd E. Romesberg - Chemist, synthetic biologist
Floyd E. Romesberg uses chemistry, biology and physics to study how biomolecules work and to create biomolecules with new forms and functions.

Why you should listen

Floyd E. Romesberg is the director of a talented team of researchers at The Scripps Research Institute who are working to understand how evolution tailors protein function, to develop novel antibiotics and aptamers and to expand on the potential of evolution through the expansion of the genetic alphabet. A chemist by training, Romesberg works beyond the traditional divides between scientific disciplines.

Since the last common ancestor of all life on earth, biological information has been stored in a four-letter alphabet consisting of G, A, T and C. In 1998, Romesberg wondered: Is DNA limited to four letters? The answer is a resounding "No!" Romesberg and his research group have designed, tested and optimized hundreds of unnatural DNA letters, and they have achieved impressive milestones including replication and amplification of six-letter DNA in a test tube; the use of six-letter DNA to produce novel materials; and most recently the creation of semi-synthetic life that stores and retrieves the increased information. The advances led to Romesberg founding Synthorx, Inc., a biotechnology company that uses the expanded genetic alphabet to develop novel protein therapeutics.

More profile about the speaker
Floyd E. Romesberg | Speaker | TED.com