わずか 1 年で DeepMind のバックボーンとなり、卒業から 7 年後にノーベル賞を受賞し、タンパク質フォールディングの新時代を切り開きました。

「ノーベル化学賞を受賞するチャンスは 10% だけだと思っていました。」ジョン・ジャンパーは受賞を知った後、電話インタビュー中に笑った。彼の口調には謙虚さと感情が含まれており、この栄誉の背後には、タンパク質の構造予測の方法を完全に変えた、AlphaFold2 によってもたらされた科学革命がありました。

今のところ、190 か国の 200 万人以上がこのツールを使用しています。これは、新薬や疾患の研究の開発を加速するだけでなく、基礎科学の探求に前例のない支援を提供し、将来の生命科学の発展に大きな影響を与えます。

言及する価値があるのは、ジャンパー氏は過去70年間で最年少のノーベル化学賞受賞者でもある。この人目を引く栄誉は、彼が博士号を取得してからわずか 7 年後に授与されたものであり、科学探求における彼の才能と強さを証明しています。

ジャンパーは10代の頃から科学に強い関心を示しており、クラスメートの目には最初は物理学を選択していましたが、2011年になってから化学研究の分野に入り、徐々にその魅力を発見しました。学際的な研究の。

「他人の子」になる、プラスキーアカデミーから学問の啓蒙へ

ジャンパーの学問の旅は、柔軟なカリキュラムと多様な学習スタイルで知られるコミュニティ型専門学校である、アーカンソー州ノース リトル ロックにあるプラスキ カレッジで始まりました。この大学は 80 以上の認定コースを提供しています。学生は自分の時間に合わせてコースをスケジュールできます。

この自由度の高いダイナミックな環境の中で、ジャンパーの好奇心と知識欲は大いに刺激されます。高校では、科学工学クラブだけでなく、受賞歴のあるプラスキ大学の模擬国連プログラムにも積極的に参加しました。同時にチェス部でも活躍し、フットボール部でも学校に栄光をもたらした。趣味における適切な活動も、ジャンパーのチームワーク能力と論理的思考を示していると言えます。

4年生になった後、ジャンパーさんは勉強にさらに集中するようになりました。彼はビル・トピッチ教授の最初の優等論文クラスに参加しました。また、「ならず者国家のモデル」と題した論文も執筆しており、これは国際政治に対する彼の深い洞察を示すだけでなく、学術研究における彼の独立した思考を反映させています。

プラスキ大学在学中、ジャンパーはオプションの AP コースと優等コースをすべて受講しました。物理学、化学、生物学、数学、社会科学などのさまざまな分野で優れた業績をあげており、彼はクラスメートの目にはすぐにトップの生徒になりました。

物理学から化学まで、ジャンパーの学際的な探求の旅

プラスキ大学を卒業した後、ジャンパーは科学研究への情熱を追求し、物理学を学ぶために米国のヴァンダービルト大学に入学しました。彼は大学を卒業したとき、学問上の夢を追い続けるという重要な選択をしました。マーシャル奨学金によって資金提供され、彼はイギリスのケンブリッジ大学に進学し、理論的な物性物理学を学びました。そして2008年に修士号を取得することに成功しました。

興味深いことに、ジャンパーが物理学の博士号取得を目指し始めたとき、これは自分の本当の情熱ではないことに気づきました。そこで彼は決意を持って新しい分野に目を向け、DE Shaw Research に科学助手として入社しました。ここで彼は、超低温液体のタンパク質動力学と分子動力学シミュレーションに取り組んでいます。この 3 年間の研究により、彼は化学と生物学の価値を理解することができただけでなく、これらの交差する分野に対する彼の強い関心に火をつけることができました。

ジャンパーは 2011 年にシカゴ大学に入学し、理論化学の修士号取得に向けて勉強を始め、博士号取得に向けて勉強を続け、2017 年に最終的に博士号を取得しました。彼の卒業論文は、機械学習手法を使ってタンパク質のフォールディングを研究することでした。タイトルは「粗粒タンパク質のフォールディングとダイナミクスのための厳密な機械学習を使用した新しい方法」です。

ジャンパーの博士論文: https://knowledge.uchicago.edu/record/229?v=pdf

しかし、この学際的な旅は順風満帆ではありませんでした。 「最初に化学を始めたとき、私は化学について何も知りませんでした。まったく理解できませんでした。」とジャンパーは思い返します。「コース全体を早くマスターする必要があり、ティーチング・アシスタントを務めていた学部の一般化学コースを何とか修了することができました。予定より一週間早く。」おそらく、この忍耐力と粘り強さのおかげで、彼は最終的に物理学から化学への壮大な移行を完了することができました。

ジャンパーは博士号取得の勉強中に、指導者であるトービン・ソスニックとカール・フリードの共同研究室に入り、タンパク質のフォールディング研究に従事しました。この研究室のユニークな点は、理論と実験を組み合わせ、学際的な背景を持つチームを結集して生物学、化学、物理学が交わる問題を探究していることです。

この学習経験のおかげで、ジャンパーは学際的な研究の価値を深く認識しました。彼は率直にこう言いました。「さまざまな分野の専門家と話し、彼らの情熱や考え方を理解することで、より多くのことを学ぶことができます。」

DeepMind の「バックボーン」となり、AlphaFold は業界の伝説を生み出す

博士号を取得した後、ジャンパーはソスニック教授の研究室で博士研究員として 9 か月間勤務しました。 2017 年末に Google DeepMind に入社し、そこでジャンパーは、タンパク質の構造を予測できる人工知能モデルを開発するという自分の天職を見つけました。こうして、AlphaFold プロジェクトが誕生しました。

Jumper 氏は、AlphaFold が最初に設計されたとき、チームには 15 人しかいなかったことを思い出しました。彼と彼のチームの目標は、科学界を長年悩ませてきた 100 年来の問題、つまりタンパク質のフォールディングを解決することです。 1950 年代のアンフィンセン仮説は、タンパク質のアミノ酸配列には、熱力学的に最も安定な状態である天然の構造に関するすべての情報が含まれていると提案しましたが、この理論を実践することは常に困難でした。 X 線結晶構造解析や核磁気共鳴分光法などの従来の実験方法は正確ですが、高価で時間がかかります。ジャンパーと彼のチームは、機械学習の力によって、この複雑なタスクをアルゴリズムとデータの衝突に帰着させることが可能です。

DeepMind に入社してから 1 年後の 2018 年に、Jumper は新しいアーキテクチャでシステムを再設計するという目標を持った AlphaFold プロジェクトのリーダーになりました。また同年、AlphaFold は第 13 回タンパク質構造予測コンペティション (CASP13) にデビューし、フリー モデリング (FM) コンペティションで 1 位になりました。当時、AlphaFold は、AlphaGo に続く DeepMind の新しい名刺となりました。そしてこれはジャンパーが手渡した初めての高得点解答用紙でもある。社内に足場を築きましょう。

2020 年、Jumper は AlphaFold2 を率いて再び競争に参加しました。CASP14で見事に輝き、CASPタンパク質構造予測スコアを92.4点（100点満点）に引き上げ、これは、タンパク質の真の構造からわずか原子 1 個の幅であり、50 年間科学者を悩ませてきた問題を解決します。一時は、AlphaFold2 がタンパク質構造予測の分野におけるマイルストーンとなり、中途半端に物理学から出てきた Jumper が業界での影響力を高め続けました。

2021 年 7 月、AlphaFold2 関連の研究論文とオープンソース コードが Nature で正式に公開されました。 Nature 関係者によると、AlphaFold2 はリリース以来 50 万人以上の研究者によって使用されており、これに基づいて数千の論文が発表されています。論文の一部として、ジャンパー氏は、ネイチャー誌によって2021年の「科学における重要人物トップ10」の1人に挙げられた。

2024 年 5 月、Jumper と彼のチームは AlphaFold3 を立ち上げ、11 月 11 日に正式にオープンソース化されました。前世代ほど影響力はありませんが、より汎用性が高く、タンパク質に限定されなくなり、他の生体ポリマーや小分子リガンド、ポリマー修飾、タンパク質とその複合体の構造にも使用できます。

現在のところ、AlphaFold データベースはすでに何百万ものタンパク質構造をカバーしています。これは、世界的な新薬研究開発、疾患研究、環境科学にとって重要なツールとなっています。

後光は消え、謙虚さと献身という科学的信念

タンパク質構造予測の分野での画期的な貢献により、ジャンパーとデミス・ハサビスは、2021 年の BBVA 財団生物学・生物医学知識フロンティア賞、2022 年のワイリー生物医学賞、2023 年のブレークスルーなど、複数の国際賞を受賞しています。生命科学賞、カナダのガードナー国際賞、アルバート・ラスカー基礎医学研究賞などを受賞。

2024 年はジャンパーの人生にとって重要な節目となりました。同氏は2024年にタイム誌のAI分野で最も影響力のある100人に選ばれただけでなく、今年10月にはデミス・ハサビス氏、デイビッド・ベイカー氏とともにノーベル化学賞を受賞した。 70 年以上の中で最年少のノーベル化学賞受賞者であるジャンパー氏は、シカゴ大学における 100 人目のノーベル化学賞受賞者であり、同大学史上 19 人目のノーベル化学賞受賞者でもあります。

この最高の栄誉に直面しても、ジャンパーは賞賛に値する謙虚な姿勢を保ちました。「その時は、自分には 10% のチャンスがあるとしか感じませんでした。」と率直に語った。

ノーベル賞組織委員会が提供した一連のデータは、Jumper チームの研究が広範な影響を及ぼしていることを明確に示しています。「2020 年以来、190 か国の 200 万人以上が AlphaFold2 を使用しています。」これに応えて、ジャンパー氏はその後のメディアインタビューで自身の見識を語った：「アルファフォールドに関する私たちの取り組みは、生物学の進歩を加速させることです。現在、多くの人々が私たちの取り組みに基づいて画期的な成果を上げているのを目にしています。結果として、これは非常に喜ばしいことです」彼らの足の下の肩となり、彼らがさらに前進できるように支援することができます。」

このすべての栄光の背後には、ジャンパーの一貫した謙虚さと献身があります。

彼が博士課程のときに書いたコードは、現在でも頻繁に使用されています。「ジャンパーは自分の時間と才能を他の人のプロジェクトに喜んで貢献します。ここにいる間、彼は多くの論文に協力し、寛大さと献身的な精神を示しました。」同僚の学生は、「私の博士論文の前半はジャンパー氏が個人的に指導してくれたが、後半はジャンパー氏の博士課程の延長だった。彼がいなかったら博士号を取得して卒業することはできなかった」と率直に語った。

科学に終わりはない、あるのはより高い目標だけ

現在、Jumper はタンパク質構造予測の分野での傑出した貢献により、多くの人々の心の中で科学のアイドルとなっています。謙虚さと献身は、ジャンパーの学術キャリア全体を通じて基礎となってきました。彼は、チーム内のあらゆる議論、コードのあらゆる行、あらゆるアイデアに科学への畏敬の念と愛を注ぎ込みました。インタビューで彼が語ったように、「私の夢は、本当に役立つことをすることです」「小さな問題が大きな発見につながることもあります」。

ジャンパーは将来について、「次に何をするかは言いたくない。それを変える自由が欲しいから。明日のことは常に変化しており、それに対処するためにいつでも調整する必要がある」と語った。 。」この率直さは、学問の自由に対する彼の見解を示しただけでなく、未知の世界を探求する彼の無限の熱意を強調しました。

「科学には終わりがない。ただ、より高い目標があるだけだ。」 ジャンパーはこの言葉を行動で解釈しており、ディープマインドの強力なサポートがあれば、彼は新たな伝説を生み出すことができると信じています。

参考文献: 1.https://blog.pulaskiacademy.org/pa-alum-john-jumper-wins-nobel
2.https://www.nature.com/immersive/d41586-021-03621-0/index.html
3.https://www.youtube.com/watch?v=q3TqNxeI4CA&t=393s
4.https://news.uchicago.edu/story/how-accidental-chemist-honed-his-approach-uchicago-way-nobel-prize
5.https://www.youtube.com/watch?v=4EAqrl8LnIg