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TED@BCG Paris

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

オーデッド・ショゼヨフ: 自然に潜む驚異的な力を生かす方法

May 18, 2016

植物の世界の最も強い素材と、昆虫の世界の最も弾力的な素材を組み合わせたら何ができるのでしょう? あらゆるものを変えることになる超高性能素材です。ナノバイオ工学者オーデッド・ショゼヨフは、ネコノミからセコイアまで、自然界に見つかる驚異的な素材の例を取り上げ、スポーツシューズからインプラントまで、彼のチームがそれを生かしているクリエイティブな方法を紹介します。

Oded Shoseyov - Nanobiotechnologist
Oded Shoseyov’s researches plant molecular biology protein engineering and nanobiotechnology, creating super-performing materials that are could change the way we build our future products. Full bio

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Double-click the English subtitles below to play the video.
Two hundred years of modern science.
近代科学の200年を
振り返るとき
00:13
We have to admit
我々の成績は
あまり良くないと
00:17
that our performance is not great.
認めざるを得ません
00:18
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
00:20
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
00:24
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
00:29
they didn't have much time.
彼らにはあまり
時間がなかったのです
00:33
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
00:35
while nature had three billion years
自然界は30億年をかけて
00:38
to perfect some of the most
amazing materials,
我々がほしいと思うような
驚異的な素材を
00:41
that we wish we had in our possession.
完成させてきたのです
00:45
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
00:48
of three billion years.
品質保証されていることを
忘れないことです
00:52
Take, for example, sequoia trees.
たとえばセコイアの木は
00:55
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
00:57
in cold weather, in warm climates,
寒い気候 暖かい気候
01:02
UV light.
紫外線にも耐えます
01:05
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
01:06
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
01:10
surprisingly, it's made of sugar.
驚くことに それは
糖で出来ているんです
01:14
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
01:16
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
01:19
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
01:23
it's about 10 times stronger than steel.
重さあたりの強度は
鋼鉄の10倍にもなります
01:29
Yet it's made of sugar.
糖で出来ているというのに
01:32
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
01:35
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
01:39
But here's the problem:
しかし問題があります
01:44
say you want to buy
a half a ton of nanocellulose
船や飛行機を作るために
01:45
to build a boat or an airplane.
ナノセルロースを
500キロ買いたいと思って
01:48
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
01:50
You won't find it.
探しても見つからないでしょう
01:55
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
01:57
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
02:00
there are lots of things
we can do with it.
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
02:05
But no commercial source.
生産販売している企業がないのです
02:07
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
02:10
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
02:14
to produce this nanocellulose.
プロセスを
開発することにしました
02:20
And, of course,
we didn't want to cut trees.
私たちはもちろん
森林を伐採したくはありません
02:22
So we were looking for another source
それで別の原料供給源を探し
02:26
of raw material,
そして見つけました
02:28
and we found one -- in fact,
the sludge of the paper industry.
製紙業で生じる
製紙スラッジです
02:30
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
02:35
Europe alone produces 11 million tons
ヨーロッパだけでも年に
02:37
of that material annually.
1,100万トンも作られています
02:41
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
02:44
sitting on a soccer field.
3千メートルの山ができます
02:48
And we produce this mountain every year.
それほどの量が毎年
排出されているんです
02:50
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
02:53
and for us, it's a gold mine.
我々にとっては
宝の山です
02:57
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
03:00
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
03:04
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
03:07
For example,
たとえば —
03:09
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
03:11
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
03:15
it increases its strength dramatically.
強度が劇的に上がります
03:19
So this can be used
for making amazing things,
だから工業や医療で使える
03:22
like super-fabrics for industrial
and medical applications.
スーパー線維みたいな
すごいものを作れます
03:27
But this is not the only thing.
そればかりではありません
03:32
For example, self-standing,
self-supporting structures,
たとえば ご覧の
シェルターのような
03:34
like the shelters that you can see now,
自立構造物だって作れます
03:38
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
03:41
Nature actually didn't stop its wonders
自然界の驚異が
見られるのは
03:48
in the plant kingdom.
植物の世界ばかりでは
ありません
03:52
Think about insects.
昆虫を考えてみてください
03:54
Cat fleas, for example,
ネコノミなどは
03:56
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
03:57
That's amazing.
すごいものです
04:02
It's the equivalent of a person
これは人間で言えば
04:04
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
04:06
and in a single jump,
ひと飛びで
自由の女神の頂上まで
04:10
going to the top of the Statue of Liberty.
飛び上がることに
相当します
04:12
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
04:16
So the question is:
ネコノミにはどうやって
04:19
How do cat fleas do it?
そんなことが
できるのでしょう?
04:20
It turns out, they make
this wonderful material,
それが実は
レジリンという
04:22
which is called resilin.
すごい物質による
ということが分かります
04:26
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
04:28
is the most elastic rubber on Earth.
地上で最も弾力性の
高いゴムです
04:31
You can stretch it,
引き延ばしたり
04:37
you can squish it,
押し潰したりしても
04:39
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
04:41
When you release it -- snap!
手を離したら パチン!
04:45
It brings back all the energy.
すべてのエネルギーが
戻ってきます
04:47
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
04:50
But here's the problem:
しかし1つ問題があります
04:52
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
04:55
(Laughter)
(笑)
04:57
Why? Because they are jumpy.
どうしてかというと
ジャンプしますから
04:59
(Laughter)
(笑)
05:01
But now, it's actually
enough to catch one.
でも 1匹捕まえれば
十分なんです
05:03
Now we can extract its DNA
そうしたら
DNAを抽出して
05:08
and read how cat fleas make the resilin,
レジリンの生成法を
読み取り
05:10
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
05:13
So that's exactly what we did.
それがまさに
我々のしたことです
05:19
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
05:21
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
05:25
They decided to combine
植物界で作られる
05:29
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
05:30
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
05:34
nanocellulose with resilin.
組み合わせることに
したんです
05:38
And the result is amazing.
結果は素晴らしいものです
05:41
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
05:43
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
05:50
For example, next-generation sport shoes,
高く飛び 速く走れる
05:53
so we can jump higher, run faster.
次世代のスポーツシューズとか
05:55
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
05:58
that won't break.
割れないタッチスクリーンだって
作れます
06:03
Well, the problem is,
we continue to implant
我々が抱えている問題に
06:04
synthetic implants in our body,
人工的なインプラントを
06:08
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
06:10
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
06:14
Why? Because they fail.
壊れるからです
06:16
This synthetic material fails,
プラスチックの
フォークのように
06:18
just like this plastic fork,
体内の人工物も
06:20
that is not strong enough
for its performance.
強度不足で壊れることがあり
06:23
But sometimes they are too strong,
逆にあまりに強すぎて
06:26
and therefore their mechanical
properties do not really fit
その力学的性質が
06:27
their surrounding tissues.
周りの組織に
合わないこともあります
06:31
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
06:33
The reason is that in nature,
その理由とは
06:36
there is no one there
自然界においては
誰かが
06:39
that actually takes my head
and screws it onto my neck,
私の頭を首にはめ込んだり
06:41
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
06:45
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
06:49
So every living cell,
生きている細胞はすべて
06:52
whether coming from a plant,
insect or human being,
植物であれ 昆虫であれ
人間であれ
06:54
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
06:58
Many times they are proteins.
その多くはタンパク質ですが
07:03
Other times, they are enzymes
that make other materials,
多糖や脂肪酸のような
07:05
like polysaccharides, fatty acids.
他の物質を作る酵素
という場合もあります
07:08
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
07:11
is that they need no one.
他者を必要としない
ということです
07:15
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
07:17
into structures -- scaffolds
on which cells are proliferating
足場の上に
細胞が増殖して
07:20
to give tissues.
組織となり
07:25
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
07:26
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
07:31
on probably the most important
biomaterial for humans,
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
07:36
which is collagen.
コラーゲンです
07:42
Why collagen?
なぜコラーゲンかというと
07:44
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
07:46
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
07:49
So I always like to say,
私がよく言っていることですが
07:54
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
07:56
would like to have collagen.
何であれコラーゲンを
含んでいるものです
07:59
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
08:01
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
08:04
made of collagen.
千種もありました
08:08
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
08:09
augment lips,
皮下注入剤のような
単純なものから
08:13
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
08:14
So where is the problem?
では問題は何でしょう?
08:19
Well, the problem is the source.
問題は供給源です
08:21
The source of all that collagen
コラーゲンの供給源は
08:24
is actually coming from dead bodies:
すべて死体です
08:26
dead pigs, dead cows
豚の死体 牛の死体
08:29
and even human cadavers.
人間の死体の場合さえあります
08:32
So safety is a big issue.
安全性が重要な問題です
08:34
But it's not the only one.
それだけでなく
08:37
Also, the quality.
品質も重要です
08:39
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
08:41
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
08:44
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
08:47
seven years ago,
was implanted in his body.
7年前 父の体に
移植されました
08:51
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
08:55
10 years after the operation.
手術から10年くらいで
支障を来し始めます
09:00
No wonder:
不思議はありません
09:04
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
09:06
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
09:10
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
09:14
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
09:18
So the US Food and Drug Administration
アメリカ食品医薬品局は
09:20
made a notice already in 2007,
2007年の時点ですでに
企業に対し
09:24
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
09:27
So that's exactly what we did.
それがまさに
私たちのしたことです
09:32
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
09:34
for making type I collagen in humans
ヒトの5つの遺伝子をすべて
09:39
into a transgenic tobacco plant.
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
09:43
So now, the plant has the ability
to make human collagen brand new,
そうしてできた植物は
09:47
untouched.
真新しいヒトのコラーゲンを
生成することができます
09:53
This is amazing.
すごいことです
09:54
Actually, it's happening now.
それが今まさに
行われているのです
09:56
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
09:58
all over the country.
その栽培をしています
10:03
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
10:05
It looks exactly like regular tobacco,
普通のタバコのよう見えますが
10:08
except that they have five human genes.
I 型コラーゲンの生成にかかわる
10:10
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
10:13
We grow them for about 50 to 70 days,
それを50〜70日間育て
10:16
we harvest the leaves,
葉を収穫し
10:20
and then the leaves are transported
by cooling trucks to the factory.
冷蔵車で工場へと運びます
10:22
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
10:26
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
10:30
(Laughter)
(笑)
10:33
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
10:36
We concentrate the protein,
タンパク質を濃縮し
10:40
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
10:42
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
10:45
untouched, brand new
まっさらな新品です
10:51
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
10:54
bone void fillers, for example,
たとえば酷い骨折や
脊椎固定術で使う
10:57
for severe bone fractures, spinal fusion.
骨間隙充填剤のような
10:59
And more recently, even,
最近では ここヨーロッパの市場で
11:04
we've been able to launch
into the market here in Europe
足の糖尿病性潰瘍に使う
11:06
a flowable gel that is used
for diabetic foot ulcers,
流動性ジェルを導入しました
11:11
that is now approved
for use in the clinic.
臨床での使用が
認可されています
11:15
This is not science fiction.
これはSFではないんです
11:18
This is happening now.
今まさに起きていることです
11:20
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
11:22
for replacement parts for human beings.
植物で作っているのです
11:26
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
11:29
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
11:33
That's amazing.
すごいものです
11:37
Together with our partners from Ireland,
アイルランドの
パートナーと一緒に
11:38
we thought about the next thing:
次の展開を検討しています
11:41
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
11:43
By doing that,
そうやってできる
11:47
we've been able to make a superfiber
スーパー繊維は
11:48
which is about 380 percent tougher,
380%高い強度と
11:51
and 300 percent more elastic.
300%高い弾力性があります
11:54
So oddly enough, in the future,
だから奇妙な話ですが
将来は
11:57
when a patient is transplanted
with artificial tendons or ligaments
この繊維で作った
腱や靱帯を
12:00
made from these fibers,
手術で移植された患者は
12:05
we'll have better performance
after the surgery
怪我をする前よりも
12:07
than we had before the injury.
高い運動能力を
持つことになるでしょう
12:10
So what's for the future?
将来の展望ですが
12:13
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
12:15
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
12:18
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
12:21
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
12:26
even the heart.
心臓だってそうです
12:29
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
12:31
as we can get from a donor.
違ったものになるでしょう
12:33
It will be better.
もっと優れています
12:36
It actually will perform better
機能的により優れ
12:38
and will last longer.
より長持ちします
12:40
My friend Zion Suliman once told me
友人のシオン・スーリマンは
12:42
a smart sentence.
かつて気の利いたことを
言いました
12:45
He said, "If you want a new idea,
「新しいアイデアがほしければ
12:48
you should open an old book."
古い本を紐解くことだ」
12:51
And I'm going to say
that the book was written.
私に言わせると
12:53
It was written over three billion years
その本とは —
12:57
of evolution.
30億年の進化の中で書かれた
12:59
And the text is the DNA of life.
生物が持つDNAです
13:01
All we have to do
私たちがしなければ
ならないのは
13:05
is read this text,
その内容を読んで
13:07
embrace nature's gift to us
この自然の贈り物を手に
13:09
and start our progress from here.
進歩を始めるということです
13:12
Thank you.
ありがとうございました
13:15
(Applause)
(拍手)
13:16
Translator:Yasushi Aoki
Reviewer:Reiko Bovee

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Oded Shoseyov - Nanobiotechnologist
Oded Shoseyov’s researches plant molecular biology protein engineering and nanobiotechnology, creating super-performing materials that are could change the way we build our future products.

Why you should listen

A professor at the Hebrew University of Jerusalem. Oded Shoseyov is an expert in nanobiotechnology; he has authored or co-authored more than 160 scientific publications and is the inventor or co-inventor of 45 patents. Shoseyov received the Kaye Innovation Award from the Hebrew University in 2010, and an honorable mention from the Israeli Prime Minister for his contributions in entrepreneurship and innovation in 2012. He has founded ten companies, several of which are focused on engineering new materials for use in human tissue, jet fuel and food packaging.

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Data provided by TED.

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