How we're harnessing nature's hidden superpowers | Oded Shoseyov

翻訳: Yasushi Aoki 校正: Reiko Bovee

Two hundred years of modern science.

近代科学の200年を 振り返るとき

We have to admit

我々の成績は あまり良くないと

that our performance is not great.

認めざるを得ません

The machines we build continue to suffer from mechanical failures.

我々の作る機械は 故障を繰り返し

The houses we build do not survive severe earthquakes.

我々の建てる建物は 大きな地震に耐えられません

But we shouldn't be so critical of our scientists for a simple reason:

しかし あまり科学者に対して 批判的になるべきではないでしょう

they didn't have much time.

彼らにはあまり 時間がなかったのです

Two hundred years is not a lot of time,

200年というのは 大した時間ではありません

while nature had three billion years

自然界は30億年をかけて

我々がほしいと思うような 驚異的な素材を

to perfect some of the most amazing materials,

完成させてきたのです

that we wish we had in our possession.

Remember, these materials carry a quality assurance

そういった素材は 30億年の歳月によって

品質保証されていることを 忘れないことです

of three billion years.

Take, for example, sequoia trees.

たとえばセコイアの木は

They carry hundreds of tons for hundreds of years

何百トンという荷重を 何百年も支えつづけ

in cold weather, in warm climates,

寒い気候 暖かい気候

紫外線にも耐えます

UV light.

Yet, if you look at the structure by high-resolution electron microscopy,

その構造を 高倍率の 電子顕微鏡で覗いて

and you ask yourself, what is it made of,

いったい何で出来ているのか 調べると

surprisingly, it's made of sugar.

驚くことに それは 糖で出来ているんです

Well, not exactly as we drink in our tea.

紅茶に入れる あの砂糖ではありませんが

It's actually a nanofiber called nanocrystalline cellulose.

セルロースナノクリスタルと呼ばれる ナノファイバーなんです

And this nanocrystalline cellulose is so strong, on a weight basis,

セルロースナノクリスタルは 非常に強く

重さあたりの強度は 鋼鉄の10倍にもなります

it's about 10 times stronger than steel.

糖で出来ているというのに

Yet it's made of sugar.

So scientists all over the world believe that nanocellulose

世界の科学者たちは ナノセルロースこそ

is going to be one of the most important materials for the entire industry.

あらゆる産業で 最も重要な 素材の１つになるだろうと考えています

But here's the problem:

しかし問題があります

say you want to buy a half a ton of nanocellulose

船や飛行機を作るために

ナノセルロースを 500キロ買いたいと思って

to build a boat or an airplane.

Well, you can Google, you can eBay, you can even Alibaba.

Googleだろうが eBayだろうが Alibabaだろうが

You won't find it.

探しても見つからないでしょう

Of course, you're going to find thousands of scientific papers --

何千という科学論文なら 見つかります

great papers, where scientists are going to say this is a great material,

数々の素晴らしい論文で 科学者たちが

この素材は素晴らしく 様々なことに利用できると言っていますが

there are lots of things we can do with it.

But no commercial source.

生産販売している企業がないのです

So we at the Hebrew University, together with our partners in Sweden,

それで我々ヘブライ大学では スウェーデンのパートナーと協力して

decided to focus on the development of an industrial-scale process

ナノセルロースを 工業規模で生産するための

プロセスを 開発することにしました

to produce this nanocellulose.

私たちはもちろん 森林を伐採したくはありません

And, of course, we didn't want to cut trees.

So we were looking for another source

それで別の原料供給源を探し

of raw material,

and we found one -- in fact, the sludge of the paper industry.

そして見つけました

製紙業で生じる 製紙スラッジです

The reason: there is a lot of it.

これに目を付けたのは 大量にあるからです

Europe alone produces 11 million tons

ヨーロッパだけでも年に

1,100万トンも作られています

of that material annually.

It's the equivalent of a mountain three kilometers high,

サッカー場の広さに 積み上げたら

３千メートルの山ができます

sitting on a soccer field.

それほどの量が毎年 排出されているんです

And we produce this mountain every year.

So for everybody, it's an environmental problem,

だからみんなには 頭の痛い環境問題ですが

and for us, it's a gold mine.

我々にとっては 宝の山です

So now, we are actually producing, on an industrial scale in Israel,

現在私たちはイスラエルで実際に ナノセルロースを工業規模で生産しており

nanocellulose, and very soon, in Sweden.

間もなくスウェーデンでも 生産開始します

We can do a lot of things with the material.

この素材で 様々なことができます

For example,

たとえば —

we have shown that by adding only a small percent of nanocellulose

私のシャツに使われて いるような綿繊維に

into cotton fibers, the same as my shirt is made of,

僅かな割合のナノセルロースを 加えるだけで

it increases its strength dramatically.

強度が劇的に上がります

So this can be used for making amazing things,

だから工業や医療で使える

スーパー線維みたいな すごいものを作れます

like super-fabrics for industrial and medical applications.

But this is not the only thing.

そればかりではありません

For example, self-standing, self-supporting structures,

たとえば ご覧の シェルターのような

like the shelters that you can see now,

自立構造物だって作れます

actually are now showcasing in the Venice Biennale for Architecture.

これは今ヴェネツィア・ビエンナーレ建築展で 展示されているものです

Nature actually didn't stop its wonders

自然界の驚異が 見られるのは

in the plant kingdom.

植物の世界ばかりでは ありません

昆虫を考えてみてください

Think about insects.

Cat fleas, for example,

ネコノミなどは

have the ability to jump about a hundred times their height.

体長の100倍も高く ジャンプできます

That's amazing.

すごいものです

It's the equivalent of a person

これは人間で言えば

standing in the middle of Liberty Island in New York,

ニューヨークのリバティ島の 真ん中に立って

ひと飛びで 自由の女神の頂上まで

and in a single jump,

going to the top of the Statue of Liberty.

飛び上がることに 相当します

I'm sure everybody would like to do that.

みんな そんなことが できたならと思うことでしょう

So the question is:

ネコノミにはどうやって

How do cat fleas do it?

そんなことが できるのでしょう？

It turns out, they make this wonderful material,

それが実は レジリンという

すごい物質による ということが分かります

which is called resilin.

In simple words, resilin, which is a protein,

簡単に言うと レジリンは 一種のタンパク質で

is the most elastic rubber on Earth.

地上で最も弾力性の 高いゴムです

You can stretch it,

引き延ばしたり

you can squish it,

押し潰したりしても

and it doesn't lose almost any energy to the environment.

そのエネルギーは ほとんど失われません

When you release it -- snap!

手を離したら パチン！

It brings back all the energy.

すべてのエネルギーが 戻ってきます

So I'm sure everybody would like to have that material.

そんな素材なら 誰でも欲しいことでしょう

But here's the problem:

しかし１つ問題があります

to catch cat fleas is difficult.

ネコノミを捕まえるのが 難しいということです

(Laughter)

(笑)

Why? Because they are jumpy.

どうしてかというと ジャンプしますから

(Laughter)

(笑)

But now, it's actually enough to catch one.

でも １匹捕まえれば 十分なんです

Now we can extract its DNA

そうしたら DNAを抽出して

and read how cat fleas make the resilin,

レジリンの生成法を 読み取り

and clone it into a less-jumpy organism like a plant.

植物みたいな あんまりジャンプしない 有機体にクローンすればいいんです

So that's exactly what we did.

それがまさに 我々のしたことです

Now we have the ability to produce lots of resilin.

我々は今や大量のレジリンを 生産できます

Well, my team decided to do something really cool at the university.

大学にある我々のチームでは 実にイカしたことをすることにしました

They decided to combine

植物界で作られる

the strongest material produced by the plant kingdom

最も強力な物質である ナノセルロースと

with the most elastic material produced by the insect kingdom --

昆虫界で作られる 最も弾力的な物質のレジリンを

nanocellulose with resilin.

組み合わせることに したんです

And the result is amazing.

結果は素晴らしいものです

This material, in fact, is tough, elastic and transparent.

この物質は実際に 丈夫で 伸縮性があり 透明です

So there are lots of things that can be done with this material.

それを使ってできることが 沢山あります

For example, next-generation sport shoes,

高く飛び 速く走れる

so we can jump higher, run faster.

次世代のスポーツシューズとか

And even touch screens for computers and smartphones,

コンピュータや スマートフォンのための

割れないタッチスクリーンだって 作れます

that won't break.

Well, the problem is, we continue to implant

我々が抱えている問題に

人工的なインプラントを

synthetic implants in our body,

which we glue and screw into our body.

体内に長く埋め込む というのがあります

And I'm going to say that this is not a good idea.

これはあまり 良い考えではありません

Why? Because they fail.

壊れるからです

This synthetic material fails,

プラスチックの フォークのように

just like this plastic fork,

体内の人工物も

that is not strong enough for its performance.

強度不足で壊れることがあり

But sometimes they are too strong,

逆にあまりに強すぎて

and therefore their mechanical properties do not really fit

その力学的性質が

周りの組織に 合わないこともあります

their surrounding tissues.

But in fact, the reason is much more fundamental.

しかし本当の理由は もっと深いところにあります

The reason is that in nature,

その理由とは

自然界においては 誰かが

there is no one there

that actually takes my head and screws it onto my neck,

私の頭を首にはめ込んだり

or takes my skin and glues it onto my body.

皮膚を体に貼り付けたりはしない ということです

In nature, everything is self-assembled.

自然界では すべてが 自己組織化しています

So every living cell,

生きている細胞はすべて

whether coming from a plant, insect or human being,

植物であれ 昆虫であれ 人間であれ

has a DNA that encodes for nanobio building blocks.

ナノバイオブロックが DNAに記述されています

Many times they are proteins.

その多くはタンパク質ですが

Other times, they are enzymes that make other materials,

多糖や脂肪酸のような

他の物質を作る酵素 という場合もあります

like polysaccharides, fatty acids.

And the common feature about all these materials

そういった素材の すべてに共通しているのは

is that they need no one.

他者を必要としない ということです

They recognize each other and self-assemble

互いを認識し 構造を自分で組み立てます

into structures -- scaffolds on which cells are proliferating

足場の上に 細胞が増殖して

to give tissues.

組織となり

They develop into organs, and together bring life.

臓器へと発展し 生命体を作り出します

So we at the Hebrew University, about 10 years ago, decided to focus

ヘブライ大学では 10年ほど前

人間にとって 最も重要であろう 生体材料に集中することにしました

on probably the most important biomaterial for humans,

which is collagen.

コラーゲンです

なぜコラーゲンかというと

Why collagen?

Because collagen accounts for about 25 percent of our dry weight.

人の体の乾燥重量の 25%を占めているのがコラーゲンだからです

We have nothing more than collagen, other than water, in our body.

私たちの体で水を別にすると 最も多いのがコラーゲンなんです

So I always like to say,

私がよく言っていることですが

anyone who is in the replacement parts of human beings

およそ人間の 交換部品となるものは

would like to have collagen.

何であれコラーゲンを 含んでいるものです

Admittedly, before we started our project,

私たちがプロジェクトに 取りかかる以前でも

there were already more than 1,000 medical implants

コラーゲンでできた インプラントが

千種もありました

made of collagen.

You know, simple things like dermal fillers to reduce wrinkles,

皺をなくしたり 唇をふっくらさせるための

皮下注入剤のような 単純なものから

augment lips,

and other, more sophisticated medical implants, like heart valves.

心臓弁のような高度な インプラントまであります

So where is the problem?

では問題は何でしょう？

Well, the problem is the source.

問題は供給源です

The source of all that collagen

コラーゲンの供給源は

is actually coming from dead bodies:

すべて死体です

dead pigs, dead cows

豚の死体 牛の死体

and even human cadavers.

人間の死体の場合さえあります

So safety is a big issue.

安全性が重要な問題です

But it's not the only one.

それだけでなく

Also, the quality.

品質も重要です

Now here, I have a personal interest.

これに関しては個人的に とても関心があります

This is my father, Zvi, in our winery in Israel.

これはイスラエルのワイン醸造所にいる 父のツヴィーです

A heart valve, very similar to the one that I showed you before,

先ほどお見せしたような 心臓弁が

seven years ago, was implanted in his body.

７年前 父の体に 移植されました

Now, the scientific literature says that these heart valves start to fail

科学文献によると そういった心臓弁は

手術から10年くらいで 支障を来し始めます

10 years after the operation.

No wonder:

不思議はありません

they are made from old, used tissues,

年を経た中古の組織で できているのですから

just like this wall made of bricks that is falling apart.

この崩れかけている レンガの壁のようなものです

Yeah, of course, I can take those bricks and build a new wall.

もちろんレンガを拾って 壁を作り直すこともできます

But it's not going to be the same.

しかし出来上がるものは 元と同じではありません

So the US Food and Drug Administration

アメリカ食品医薬品局は

made a notice already in 2007,

2007年の時点ですでに 企業に対し

asking the companies to start to look for better alternatives.

もっと良い代替を探すように 勧告しています

So that's exactly what we did.

それがまさに 私たちのしたことです

We decided to clone all the five human genes responsible

I 型コラーゲンの生成にかかわる

ヒトの５つの遺伝子をすべて

for making type I collagen in humans

遺伝子組み換えのタバコに クローンすることにしました

into a transgenic tobacco plant.

So now, the plant has the ability to make human collagen brand new,

そうしてできた植物は

真新しいヒトのコラーゲンを 生成することができます

untouched.

This is amazing.

すごいことです

Actually, it's happening now.

それが今まさに 行われているのです

Today in Israel, we grow it in 25,000 square meters of greenhouses

現在我々は イスラエル全土にある ２万５千平米の温室で

その栽培をしています

all over the country.

The farmers receive small plantlets of tobacco.

農家は小さなタバコの苗を 受け取ります

It looks exactly like regular tobacco,

普通のタバコのよう見えますが

except that they have five human genes.

I 型コラーゲンの生成にかかわる

They're responsible for making type I collagen.

ヒトの５つの遺伝子が 組み込まれています

We grow them for about 50 to 70 days,

それを50〜70日間育て

we harvest the leaves,

葉を収穫し

and then the leaves are transported by cooling trucks to the factory.

冷蔵車で工場へと運びます

There, the process of extracting the collagen starts.

そこでコラーゲンの 抽出が行われます

Now, if you ever made a pesto -- essentially, the same thing.

ペスト料理を作ったことがあれば やり方は基本的に同じです

(Laughter)

(笑)

You crush the leaves, you get the juice that contains the collagen.

葉を潰して汁を取ると そこにコラーゲンが含まれています

We concentrate the protein,

タンパク質を濃縮し

transfer the protein to clean rooms for the final purification,

クリーンルームに運んで 最終的な精製をし

and the end result is a collagen identical to what we have in our body --

そうやって出来たコラーゲンは ヒトの体にあるのとまったく同一のもので

untouched, brand new

まっさらな新品です

and from which we make different medical implants:

それから様々な インプラントを作ります

bone void fillers, for example,

たとえば酷い骨折や 脊椎固定術で使う

for severe bone fractures, spinal fusion.

骨間隙充填剤のような

And more recently, even,

最近では ここヨーロッパの市場で

we've been able to launch into the market here in Europe

足の糖尿病性潰瘍に使う

a flowable gel that is used for diabetic foot ulcers,

流動性ジェルを導入しました

that is now approved for use in the clinic.

臨床での使用が 認可されています

This is not science fiction.

これはSFではないんです

This is happening now.

今まさに起きていることです

We are using plants to make medical implants

人体用の代替部品となる インプラントを

植物で作っているのです

for replacement parts for human beings.

In fact, more recently, we've been able to make collagen fibers

さらに最近コラーゲン繊維を 作ることに成功しました

which are six times stronger than the Achilles tendon.

アキレス腱の６倍という 強度があります

That's amazing.

すごいものです

Together with our partners from Ireland,

アイルランドの パートナーと一緒に

we thought about the next thing:

次の展開を検討しています

adding resilin to those fibers.

この繊維にレジリンを 加えようというのです

By doing that,

そうやってできる

we've been able to make a superfiber

スーパー繊維は

which is about 380 percent tougher,

380%高い強度と

and 300 percent more elastic.

300%高い弾力性があります

So oddly enough, in the future,

だから奇妙な話ですが 将来は

when a patient is transplanted with artificial tendons or ligaments

この繊維で作った 腱や靱帯を

手術で移植された患者は

made from these fibers,

we'll have better performance after the surgery

怪我をする前よりも

高い運動能力を 持つことになるでしょう

than we had before the injury.

So what's for the future?

将来の展望ですが

In the future, we believe we'll be able to make

自然の生み出す 様々なナノバイオ素材を

many nanobio building blocks that nature provided for us --

工業的に生産できるように なるでしょう

collagen, nanocellulose, resilin and many more.

コラーゲン ナノセルロース レジリン その他にも沢山あります

And that will enable us to make better machines perform better,

それにより高性能で優れた機能部品を 作れるようになるでしょう

even the heart.

心臓だってそうです

Now, this heart is not going to be the same

この心臓は 臓器提供者から もらうものとは

as we can get from a donor.

違ったものになるでしょう

It will be better.

もっと優れています

It actually will perform better

機能的により優れ

and will last longer.

より長持ちします

My friend Zion Suliman once told me

友人のシオン・スーリマンは

かつて気の利いたことを 言いました

a smart sentence.

He said, "If you want a new idea,

「新しいアイデアがほしければ

you should open an old book."

古い本を紐解くことだ」

And I'm going to say that the book was written.

私に言わせると

その本とは —

It was written over three billion years

30億年の進化の中で書かれた

of evolution.

And the text is the DNA of life.

生物が持つDNAです

All we have to do

私たちがしなければ ならないのは

is read this text,

その内容を読んで

embrace nature's gift to us

この自然の贈り物を手に

and start our progress from here.

進歩を始めるということです

Thank you.

ありがとうございました

(Applause)

(拍手)