Microsoft Research、マルチモーダルな生物学のワールドモデル「Quine」を発表

Microsoft Researchは2026年9月29日に、マルチモーダルな生物学のワールドモデルを中心に構築された研究プロジェクト Quine を導入し、モデルをオーケストレーション・推論モデル、科学ツール、研究文献、ウェットラボ、そしてそれらを利用する科学者チームと結びつけるインタラクティブハーネスを提供しました。

この発表に合わせて、Microsoftは最初のQuineフェローズコホートの応募を開始し、MITとハーバードのBroad Instituteの研究者と協働して、腫瘍細胞状態に治療的シフトをもたらすと予測される化合物をシステムで順位付けし、上位候補のいくつかを複数のウェットラボアッセイで検証したと報告しました。

本発表は、VP兼ディスティングイッシュドサイエンティストのニコロ・フシ氏と、副社長のジョナサン・M・カールソン氏によって執筆されました。

生物学的スケール全体にわたって構築されたワールドモデル

Microsoftは、追求するワールドモデルを、生物学的システムの状態を表現し、介入時にその状態がどのように変化するかを予測し、さらに数ステップ先の下流結果を推論できるものと定義しています。同社は、このようなシステムが実験を置き換えるものではなく、限られた実験リソースを投入する前に、研究者が候補となる方向性を計算的に評価・順位付けできるようにするものだと述べています。

Quineのコアモデルは、配列、構造、機能、細胞状態、イメージングなど、生物学的スケールとデータタイプを横断して共有される表現を学習するように訓練されています。その訓練モダリティはゲノミクス、タンパク質、化学、RNA、細胞状態、バイオイメージングに及びます。Microsoftは、これらのモダリティを共同で訓練することで性能が希薄化せずに強化されると報告しており、あるモダリティから得られる証拠が別のモダリティの予測に活用でき、単一領域の専門モデルを別々にオーケストレーションした場合に孤立したまま失われる可能性のある関係性を捉えることができると述べています。

Microsoftの説明によれば、システムは科学者を起点・終点としたサイクルで動作します。質問から提案が生まれ、提案は実施に値する実験へと変換され、得られた測定結果が次の質問とモデル自体の両方を洗練させます。同社は、モデルは完璧である必要はなく、生物学を完全に捉えることは決してできないが、実験設計を有用に導くことが目的だと付け加えています。

The Quine プロジェクトページは、同時に開発された3つのコンポーネントを説明しています：タンパク質、細胞、組織、ゲノム間のエビデンスを結びつけるよう構築されたモデル自体、研究者が質問をステップに分解し、モデルや科学ツールを適用し、エビデンスを評価し、計画を修正できるよう支援するツール層、そしてMicrosoftの科学者、フェロー、協力者、実験パートナーが実際の生物学的課題に対してシステムをテストする研究プログラムです。ページでは、2021年から2026年にかけてQuineに供給された研究ラインが時系列で示されており、対象はタンパク質、制御ゲノム、腫瘍微小環境、組織病理学、顕微鏡画像、そして生物学的データです。

Microsoft Researchは、計算と生物学が交差する領域で20年以上にわたり、免疫学、ウイルス学、ゲノミクス、バイオメディカルイメージング、細胞生物学、タンパク質工学に取り組んできたと述べており、Quineはがん生物学、タンパク質工学、ゲノミクス、バイオイメージングなどの分野で発見を追求するチームにとって中心的な役割を果たすようになったとしています。

膵臓がんにおけるウェットラボ検証

この発表は、具体的なケースとして膵管腺癌（PDAC）を取り上げています。Microsoftは、PDACが最も一般的な膵臓がんの形態であり、治療が最も困難なものの一つであると説明しています。Broad Instituteの研究者と協力し、同社は数年にわたり患者由来のex vivoモデルを開発・適用し、長年の仮説—腫瘍の挙動と薬剤応答は遺伝子だけでなく転写的細胞状態にも依存する—を検証してきました。PDAC腫瘍細胞は、治療応答に結びつく異なる細胞状態に存在し得ます。

この協力は Project Ex Vivo の一環であり、MicrosoftとBroad Instituteが共同で行うがん研究プロジェクトで、Dana‑Farber Cancer Instituteの支援を受け、がんにおける細胞状態の定義、エンジニアリング、標的化を目的としています。初期のPDAC研究では、細胞状態とその微小環境ドライバーの治療的意義が検討されました。

Microsoftは、Quineを用いて数千の化合物をスコア付けし、治療に関連する細胞状態間の移行を促す可能性で順位付けしたと報告しています。ウェットラボの研究では、古典的状態から基底状態へのシフトに焦点を当て、同社によれば、Quineが最高位付けした化合物は、アッセイ全体で細胞を意図した方向へ最も大きく移動させ、さらに最も強い効果を示したいくつかの化合物は予期せぬ作用機序を持っており、これらの結果はAIが薬剤のリポジショニングや新規発見の機会を提示できる初期的な兆候であるとMicrosoftは述べています。

Microsoftによれば、化合物検索空間を絞り込み、実験検証用の候補リストを選定するまでのプロセスはわずか1週末で完了し、これにより数か月分の実験作業と多大な研究コストを削減できる可能性があるとしています。

逆方向へのシフト、すなわち基底状態から古典的状態への転換はより困難であり、同社はこれが利用可能な化合物がその方向で弱い効果を示すというQuineの予測と一致したと述べている。実験はまた、いくつかの化合物が繰り返し細胞を別個の第3表現型へと押しやるという別のQuineの予測を裏付けており、Microsoftはこれが膵臓がんの細胞状態ランドスケープが単純な古典‑基底軸よりも複雑であることを示唆していると指摘している。今後の課題としては、新しいRNAデータセットとタスクの統合、状態遷移予測の精緻化、そして校正された信頼度推定値を追加し、研究者が最も有力な仮説をウェットラボでの検証に向けて順位付けできるようにすることが挙げられる。

フェローシップの条件、保護策、段階的アクセス

MicrosoftはQuineが実験的研究技術であり、研究目的に限られ臨床や医療用途には使用できず、出力は不完全または不正確になる可能性があるため、資格を有する研究者によるレビューと適切な科学的・実験的作業による検証が必要であると述べている。アクセスは同社が「意図的かつ段階的なアプローチ」と呼ぶ方式で展開されており、初期の利用はQuine Fellowsプログラムと選択された研究協力に限定され、内部レビューと組み込みの保護策が継続的に行われる。Microsoftは技術が成熟するにつれて、Microsoft Discoveryなどの製品を通じてアクセスを拡大する予定だと述べている。

フェローシップは16週間で構成され、資金援助が含まれ、マサチューセッツ州ケンブリッジにあるMicrosoft Researchが主催する。対象は博士課程の学生、ポスドク、研究科学者、そして学術的または独立した研究者である。参加者はMicrosoftの研究者と共にQuineと計算資源へのアクセスを得て作業し、一部のプロジェクトは実験的支援も受けられる。関心分野としては、タンパク質設計とエンジニアリング、酵素の設計・発見・最適化、細胞状態の遺伝的・化学的摂動、資源が限られた疾患領域における初期段階の治療研究（仮説および化合物の優先順位付けを含む）、そして設計と実験の間の高速なイテレーションが結果を変える可能性のある関連課題が挙げられる。

フェローシップのページでは、保証が選考やアクセスを約束するものではなく、参加と支援は適格性、選考、容量、そして書面によるフェローシップ条件に依存すると警告している。第一期コホートの応募は2026年9月29日に開始され、2026年11月2日まで受け付けられ、フェローシップ自体は2027年6月7日から2027年9月24日まで実施される予定である。