研究者が「オルガノイド・インテリジェンス」と「バイオコンピューター」の計画を共有

ジョンズ・ホプキンス大学の研究者は、「オルガノイド・インテリジェンス」の計画を共有しました。チームは、人間の脳細胞によって動作する「バイオコンピューター」を作成しようとしています。これは、現代のコンピューティングの能力を指数関数的に拡大し、新しい研究分野を創造することができると考えられています。

研究は、Frontiers in Science誌に掲載されました。

バイオコンピューティングの台頭

トーマス・ハートングは、ジョンズ・ホプキンス大学ブルームバーグ公衆衛生大学院およびウィティング工学大学院の環境保健科学教授です。彼は、このプロジェクトを主導しています。

「コンピューティングと人工知能は、技術革命を推進してきましたが、現在、限界に達しています」とハートングは述べました。 「バイオコンピューティングは、計算能力を小型のシステムに集約し、効率を高めることで、現在の技術的限界を突破するための巨大な努力です。」

約20年にわたり、研究者は、腎臓、肺、その他の臓器について、人間や動物を使用せずに実験を行うために、微小なオルガノイド（完全に成長した臓器に似た、実験室で培養された組織）を使用してきました。ハートングとジョンズ・ホプキンス大学の同僚は、最近、脳オルガノイドを使用して研究を行っています。脳オルガノイドは、ペン先ほどの大きさで、ニューロンやその他の特徴を備えており、学習や記憶といった基本的な機能を維持できると期待されています。

「これにより、人間の脳がどのように機能するかについての研究が可能になります」とハートングは述べました。 「システムを操作して、人間の脳では倫理的に行うことができないことを行うことができます。」

ハートングは、2012年に、人間の皮膚サンプルから再プログラムされた胚性幹細胞様状態の細胞を使用して、脳細胞を培養し、機能的なオルガノイドに組み立て始めました。各オルガノイドには約50,000個の細胞が含まれており、ショウジョウバエの神経系の大きさに相当します。現在、彼は、これらの脳オルガノイドを使用して未来的なコンピューターを構築することを想定しています。

ハートングの研究室で生成された脳オルガノイドの拡大画像。ニューロンはマゼンタ色、細胞核は青色、他の支援細胞は赤と緑色で着色されています。画像：Jesse Plotkin/ジョンズ・ホプキンス大学

脳オルガノイドを使用した未来的なコンピューターの構築

ハートングによると、「生物学的ハードウェア」で動作するコンピューターは、スーパーコンピューティングのエネルギー消費の需要を緩和することができます。コンピューターは、数値やデータを人間よりも高速に処理できますが、犬と猫を区別するような複雑な論理的な決定を下す能力では、脳の方がはるかに賢いです。

「何らかのコンピューターに匹敵するものを実現するという目標に達するまでには、数十年かかるかもしれません」とハートングは述べました。 「しかし、このようなプログラムのための資金提供を開始しなければ、はるかに困難になるでしょう。」

オルガノイド・インテリジェンスは、神経発達障害や神経退行性疾患のための薬剤テスト研究を革命的に変える可能性もあります。

レナ・スミルノワは、ジョンズ・ホプキンス大学の環境保健・工学の助教授であり、調査を共同で主導しています。

「通常発達したドナーからの脳オルガノイドと、自閉症のドナーからの脳オルガノイドを比較したい」とレナは述べました。 「私たちが生物学的コンピューティングのために開発しているツールは、自閉症に特有のニューロンネットワークの変化を理解するために、動物を使ったり患者に直接アクセスしたりせずに、患者にこうした認知上の問題や障害が生じる根本的な仕組みを理解するために役立つでしょう。」

オルガノイド・インテリジェンスを使用することの倫理的影響を評価するために、科学者、生物倫理学者、一般市民からなる多様なコンソーシアムがチーム内に組み込まれています。