科学はフィクションを現実に変え、新たなテクノロジーを通じて私たちの暮らしを変えます。しかし、発明から普及までの道のりは長いものです。テクノロジーが手頃な価格になり、十分に広く普及して初めて、通常は世界が直面する最も差し迫った問題の解決に役立ち始めます。
生きた生物を使って生物学の力で物をつくり、日用品を生み出す科学であるバイオファブリケーションは、普及の転換点に近づいています。生物学の驚異を解き放つのに十分な低コストが、初めて実現しつつあります。ここ数十年で大きく進歩した薬理や産業での用途にとどまらず、さまざまな形で消費者に直接届けられるようになるのです。
自ら成長する消費者向け素材を生み出すために生物を活用できる新時代が到来しました。自然の良さと科学の良さを組み合わせながら、現在の生産方法が地球の有限な資源に与える甚大な負荷を軽減する素材です。
私たちはどのようにここまでたどり着いたのでしょうか。
最初の商用コンピューターは巨大で、非常に高価であり、今日の基準では極めて遅い速度で計算していました。それでも、ミッションクリティカルなニーズを抱え（そして十分な資金を持つ）顧客に大きな影響をもたらしました。NASAは初期のIBMメインフレームを活用して宇宙開発競争を大きく前進させ、人類初の月面着陸を実現しました。
その後の数十年間、私たちはムーアの法則が成り立つ様子を見てきました。集積回路の1平方インチ当たりのトランジスタ数は1年半ごとに倍増し続け、コストを押し下げ、コンピューティング能力へのアクセスを広く開放しました。
今日、コンピューター科学の基本的なツールは、ほぼ誰もが利用できます。スマートフォンを通じて、私たちは皆、ポケットにスーパーコンピューターを持ち歩き、10億ドル規模のアイデアをほぼ一晩で着想し、コードにできます。
生物学のツールキットも同様の道をたどって広く普及しつつあり、その影響も同じほど広範囲に及ぶ可能性があります。コンピューターが0と1の二進コードで情報を処理するように、バイオテクノロジーの基本構成要素はDNAの塩基対です。具体的には、A、T、G、Cというコードを読み書きする能力です。
21世紀に入り、DNAシーケンシングのコストは低下しました。この傾向は、次の人物にちなんでカールソン曲線と呼ばれています。ロブ・カールソン博士。この低下のペースはムーアの法則さえ上回っています。DNAを扱うコストが下がるにつれ、可能性は大きく広がりました。
バイオテクノロジーの成功例は数多くあります。1973年に組換えDNAが発明された後、技術は向上し、コストは低下しました。その結果、作物生産や薬理学、さまざまな産業で実用化が可能になりました。
たとえばアムジェンは1980年代から、組換えDNAを活用して医薬品のクローニング、発現、生産を行いました。同社の製品ニューポジェンは、がん患者やHIV患者が感染症を防ぐのを助ける白血球増加促進薬で、医療用として承認されたのは1991年の米国であり、現在は世界保健機関の必須医薬品リストに掲載されています。生分解性プラスチックからバイオ燃料まで、ほかにもさまざまな産業用途が広がっています。
農業では、最初の遺伝子組み換え作物は、抗生物質耐性を持つよう改変されたタバコでした。1982年のことです。遺伝子改変作物の本格的な商業化は、その10年後、腐敗しにくいよう遺伝子改変されたトマト「FLAVR SAVR」を米国農務省が承認したことを機に始まりました。それ以来、遺伝子改変作物は急速に普及し、1996年から2015年までに累計で20億ヘクタールを超えるバイオ作物が栽培されました。これは米国の総陸地面積の2倍を超える広さに相当します。
こうした専門的な用途はどれも非常に成功しており、巨額の固定費をまかなえます。バイオテクノロジーにとって、月を目指すような挑戦なのかもしれません。命に関わる医薬品なら巨額の研究開発予算を投じることができ、遺伝子組み換え作物の品種なら、初期の開発費を大きくかけた後も、継続的に利益を得られます。
私たちは、バイオテクノロジーが消費者に広く受け入れられる一歩手前にいます。医療、農業、産業の用途と並んで成長する、それ自体が新たなカテゴリーです。今では日用品を競争力のあるコストでバイオファブリケーションできるようになりました。
私たちはどこへ向かうのでしょうか。
農業廃棄物から包装材を育てるEcovativeのCEO兼共同創業者、イーベン・バイヤーは、最近のWSJポッドキャストでこう説明しました。「私たちは転換点にいます。たとえば1980年頃のパソコンと同じような状況です。DNAを通じて生物をプログラムする能力があり、CRISPRによる制御も急速に進歩しています。革や包装材、さらには育てる家具など、成長させた素材が雪崩のように現れると思います。そして次の段階は、機能を備えたバイオファブリケーション製品になるでしょう。」
消費者向けバイオテクノロジーの時代へようこそ。
この動きは、研究室で育てられるあらゆる種類の素材に広がります。動物の肉に含まれるものと同じタンパク質を使って育てる可能性もある、本物の肉のような味になるよう設計された植物由来食品。バイオファブリケーションで作られたクモの糸を使った靴、ネクタイ、ジャケットなどの衣類です。時間の経過とともに生じるひび割れを微生物が自ら修復する「生きたコンクリート」も実現するかもしれません。エネルギーを生み出す藻類や微生物を大規模に作ろうとするバイオ燃料企業は、試行錯誤を重ねてきましたが、最近は進展の兆しが見られます。
バイオテクノロジーとの身近な接点は、研究室で育てられるあらゆる種類の素材に広がります。動物の肉に含まれるものと同じタンパク質を使って育てる可能性もある、本物の肉のような味になるよう設計された植物由来食品。バイオファブリケーションで作られたクモの糸を使った靴、ネクタイ、ジャケットなどの衣類です。時間の経過とともに生じるひび割れを微生物が自ら修復する「生きたコンクリート」も実現するかもしれません。エネルギーを生み出す藻類や微生物を大規模に作ろうとするバイオ燃料企業は、試行錯誤を重ねてきましたが、最近は進展の兆しが見られます。
次の段階は、模倣から純粋なイノベーションへの移行です。新しい方法で生産されるだけでなく、自然界にはまだ存在しない特性を備えた素材や製品が生まれます。
クモの糸を扱う企業は、絹のように柔らかく、しかもさらに耐久性の高い素材を思い描いています。インポッシブル・フーズのような企業は、まずハンバーガーのような味の製品から始めていますが、究極の構想では新たな風味そのものをバイオファブリケーションで生み出そうとしています。爆発物があると色を変える植物の開発に取り組む研究者もいます。
消費者向けバイオテクノロジーにおけるこうした進歩はすべて、DNAを扱うコストの低下を前提としています。私たちの研究室では細胞のDNAを何度も編集し、何千もの変異体をスクリーニングして、素材の特性を高める「オリンピック選手」のような細胞を選び出します。最近まで、消費者向けバイオテクノロジー業界全体で見られる私たちのような事業戦略は、コスト面で実行不可能でした。
今後10年で、私たちは消費者向けバイオテクノロジーがもたらす影響の全容を目にするでしょう。多くの新興企業が自然の力を活用し、環境的に持続可能な方法で、動物を傷つけずに素材を生み出します。そうすることで、生物学と人間の創意工夫という、世界で最も古く、最も優れた道具を活用し、私たちの想像力をかき立てる日用品を開発していきます。
