TEDGlobal 2011
Allan Jones: A map of the brain
アラン・ジョーンズ: 脳の地図
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脳の機能を理解するには、どこから始めることが出来るでしょうか？街を理解し始める時のように、地図を作りましょう。この魅力的な映像あふれる講演をとおして、アラン・ジョーンズは、いかにして脳の各部分で活性化している遺伝子を特定した地図や、脳の異なる部位がどのように連結されているかという地図を、彼のチームがどうやって作っているのか紹介します。
Allan Jones - Brain scientist
As CEO of the Allen Institute for Brain Science, Allan Jones leads an ambitious project to build an open, online, interactive atlas of the human brain. Full bio
As CEO of the Allen Institute for Brain Science, Allan Jones leads an ambitious project to build an open, online, interactive atlas of the human brain. Full bio
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Humans have long held a fascination
0
0
2000
脳は常に
00:17
for the human brain.
1
2000
2000
人を魅了してきました
00:19
We chart it, we've described it,
2
4000
3000
人は脳の構造を研究して記録し
00:22
we've drawn it,
3
7000
2000
図に描いて
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we've mapped it.
4
9000
3000
地図を作りました
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Now just like the physical maps of our world
5
12000
3000
さてGoogle MapsやGPSのように
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that have been highly influenced by technology --
6
15000
3000
テクノロジーの恩恵に授かった
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think Google Maps,
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18000
2000
物理地図と同様に
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think GPS --
8
20000
2000
脳マッピングも
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the same thing is happening for brain mapping
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22000
2000
今 変革の時を
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through transformation.
10
24000
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迎えているのです
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So let's take a look at the brain.
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26000
2000
それでは脳を見てみましょう
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Most people, when they first look at a fresh human brain,
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28000
3000
新鮮な脳を見ると大抵の人は
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they say, "It doesn't look what you're typically looking at
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31000
3000
「いつも見せてもらっているものと
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when someone shows you a brain."
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34000
2000
少し違うな」と言います
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Typically, what you're looking at is a fixed brain. It's gray.
15
36000
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通例 目にするものは灰色の固定標本なんです
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And this outer layer, this is the vasculature,
16
39000
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さて 外側は高度に発達した
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which is incredible, around a human brain.
17
41000
2000
脈管系です
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This is the blood vessels.
18
43000
2000
赤い部分は血管です
01:00
20 percent of the oxygen
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45000
3000
肺から送りだされる酸素の20%と
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coming from your lungs,
20
48000
2000
心臓から送り出される血流の
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20 percent of the blood pumped from your heart,
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50000
2000
20%がこの単一の
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is servicing this one organ.
22
52000
2000
器官で消費されています
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That's basically, if you hold two fists together,
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54000
2000
大きさはというと
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it's just slightly larger than the two fists.
24
56000
2000
拳２つをわずかに上回る程度です
01:13
Scientists, sort of at the end of the 20th century,
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58000
3000
研究者は20世紀の終わり頃に
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learned that they could track blood flow
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61000
2000
血流を追跡することで
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to map non-invasively
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3000
脳を侵襲することなく
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where activity was going on in the human brain.
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66000
3000
脳の活動部位を特定するに至りました
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So for example, they can see in the back part of the brain,
29
69000
3000
例えば脳の
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which is just turning around there.
30
72000
2000
後方の部分には
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There's the cerebellum; that's keeping you upright right now.
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74000
2000
垂直でいたり 立っていたりするなど
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It's keeping me standing. It's involved in coordinated movement.
32
76000
3000
協調運動を司る小脳があります
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On the side here, this is temporal cortex.
33
79000
3000
こちら側には側頭皮質が見えます
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This is the area where primary auditory processing --
34
82000
3000
ここで一次聴覚が処理され
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so you're hearing my words,
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85000
2000
聴き取った単語を高次の
01:42
you're sending it up into higher language processing centers.
36
87000
2000
言語処理センターに送りだします
01:44
Towards the front of the brain
37
89000
2000
脳の前方部では
01:46
is the place in which all of the more complex thought, decision making --
38
91000
3000
より複雑な思考や意志決定が行われます
01:49
it's the last to mature in late adulthood.
39
94000
4000
成熟は最も遅く 成人期の後半です
01:53
This is where all your decision-making processes are going on.
40
98000
3000
全ての意志決定プロセスはここで処理されます
01:56
It's the place where you're deciding right now
41
101000
2000
「今晩 ステーキは注文しない」
01:58
you probably aren't going to order the steak for dinner.
42
103000
3000
といった意志決定はこの部分で行われています
02:01
So if you take a deeper look at the brain,
43
106000
2000
脳を掘り下げて
02:03
one of the things, if you look at it in cross-section,
44
108000
2000
その断面図を眺めてみると
02:05
what you can see
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110000
2000
たいした脳構造は
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is that you can't really see a whole lot of structure there.
46
112000
3000
見当たらないように見えますが
02:10
But there's actually a lot of structure there.
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115000
2000
ここにも脳構造はあるのです
02:12
It's cells and it's wires all wired together.
48
117000
2000
細胞とケーブルは全て繋がっています
02:14
So about a hundred years ago,
49
119000
2000
約100年前 研究者が
02:16
some scientists invented a stain that would stain cells.
50
121000
2000
細胞を染める染色剤を開発しました
02:18
And that's shown here in the the very light blue.
51
123000
3000
画面上の薄い青色の部分は
02:21
You can see areas
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126000
2000
神経細胞体です
02:23
where neuronal cell bodies are being stained.
53
128000
2000
分布はとても不均等ですね
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And what you can see is it's very non-uniform. You see a lot more structure there.
54
130000
3000
もっと構造が見えます
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So the outer part of that brain
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133000
2000
さて脳の外側には
02:30
is the neocortex.
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135000
2000
新皮質があります
02:32
It's one continuous processing unit, if you will.
57
137000
3000
これは一連の処理装置とでも呼びましょうか
02:35
But you can also see things underneath there as well.
58
140000
2000
この下にもまだ見るものはたくさんあります
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And all of these blank areas
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142000
2000
そしてこの染色されていない部分は全て
02:39
are the areas in which the wires are running through.
60
144000
2000
ワイヤー(軸索)が通っている部分で
02:41
They're probably less cell dense.
61
146000
2000
細胞密度は低いはずです
02:43
So there's about 86 billion neurons in our brain.
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148000
4000
脳内にはおよそ860億のニューロンが存在します
02:47
And as you can see, they're very non-uniformly distributed.
63
152000
3000
ご覧の通り分布はとても不均等ですが
02:50
And how they're distributed really contributes
64
155000
2000
この分布こそが脳の機能と
02:52
to their underlying function.
65
157000
2000
密接に関連しているのです
02:54
And of course, as I mentioned before,
66
159000
2000
もちろん説明した通り
02:56
since we can now start to map brain function,
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161000
3000
脳機能マッピングが可能となり始め
02:59
we can start to tie these into the individual cells.
68
164000
3000
個々の細胞を機能と結び付けることも始められます
03:02
So let's take a deeper look.
69
167000
2000
それでは細かく見ていきましょう
03:04
Let's look at neurons.
70
169000
2000
初めにニューロンが見えてきます
03:06
So as I mentioned, there are 86 billion neurons.
71
171000
2000
ニューロンの数は860億です
03:08
There are also these smaller cells as you'll see.
72
173000
2000
より小さな細胞が見えてきますよ
03:10
These are support cells -- astrocytes glia.
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175000
2000
アストロサイトグリアという支持細胞です
03:12
And the nerves themselves
74
177000
3000
この神経自身が
03:15
are the ones who are receiving input.
75
180000
2000
入力情報を受信し
03:17
They're storing it, they're processing it.
76
182000
2000
蓄え 処理します
03:19
Each neuron is connected via synapses
77
184000
4000
脳内の各ニューロンはシナプスを通じて最大で
03:23
to up to 10,000 other neurons in your brain.
78
188000
3000
１万のニューロンと連結されます
03:26
And each neuron itself
79
191000
2000
それぞれのニューロンが
03:28
is largely unique.
80
193000
2000
独自性を備えています
03:30
The unique character of both individual neurons
81
195000
2000
各ニューロンと集合体としての
03:32
and neurons within a collection of the brain
82
197000
2000
ニューロンの特徴の両方を
03:34
are driven by fundamental properties
83
199000
3000
決定しているのは表に見えない基本的な
03:37
of their underlying biochemistry.
84
202000
2000
生化学的性質なのです
03:39
These are proteins.
85
204000
2000
これはタンパク質です
03:41
They're proteins that are controlling things like ion channel movement.
86
206000
3000
イオンチャンネルの動きを制御する働きがあり
03:44
They're controlling who nervous system cells partner up with.
87
209000
4000
神経細胞の連結を管理するだけではなく
03:48
And they're controlling
88
213000
2000
神経系の機能は全て
03:50
basically everything that the nervous system has to do.
89
215000
2000
タンパク質がコントロールしています
03:52
So if we zoom in to an even deeper level,
90
217000
3000
更に倍率を上げて見ましょう すると
03:55
all of those proteins
91
220000
2000
タンパク質は全てゲノムに
03:57
are encoded by our genomes.
92
222000
2000
コード化されています
03:59
We each have 23 pairs of chromosomes.
93
224000
3000
人間は23対の染色体を持っています
04:02
We get one from mom, one from dad.
94
227000
2000
両親のそれぞれから一つずつを受け継ぎます
04:04
And on these chromosomes
95
229000
2000
この染色体の中には
04:06
are roughly 25,000 genes.
96
231000
2000
おおよそ25000の遺伝子があり
04:08
They're encoded in the DNA.
97
233000
2000
全てDNAとしてコード化されています
04:10
And the nature of a given cell
98
235000
3000
脳細胞がその基盤である
04:13
driving its underlying biochemistry
99
238000
2000
生化学的機能を左右する性質は
04:15
is dictated by which of these 25,000 genes
100
240000
3000
この25000のうちのどの遺伝子が
04:18
are turned on
101
243000
2000
活性化されているか またその活性化の度合いにより
04:20
and at what level they're turned on.
102
245000
2000
決定されます
04:22
And so our project
103
247000
2000
私たちのプロジェクトでは
04:24
is seeking to look at this readout,
104
249000
3000
活性化した遺伝子を
04:27
understanding which of these 25,000 genes is turned on.
105
252000
3000
特定することを目指しています
04:30
So in order to undertake such a project,
106
255000
3000
このプロジェクトにはもちろん
04:33
we obviously need brains.
107
258000
3000
脳が必要となります
04:36
So we sent our lab technician out.
108
261000
3000
私たちは実験補助者を送り出して
04:39
We were seeking normal human brains.
109
264000
2000
正常な脳を探しています
04:41
What we actually start with
110
266000
2000
まずは死体が運び込まれる
04:43
is a medical examiner's office.
111
268000
2000
検死官の事務所から
04:45
This a place where the dead are brought in.
112
270000
2000
当たります
04:47
We are seeking normal human brains.
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272000
2000
正常な人な脳を求めています
04:49
There's a lot of criteria by which we're selecting these brains.
114
274000
3000
選定にはいくつもの基準があります
04:52
We want to make sure
115
277000
2000
年齢は20から60歳
04:54
that we have normal humans between the ages of 20 to 60,
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279000
3000
自然死した人で
04:57
they died a somewhat natural death
117
282000
2000
脳には傷がついていないこと
04:59
with no injury to the brain,
118
284000
2000
精神疾患歴がないこと
05:01
no history of psychiatric disease,
119
286000
2000
薬物使用歴がないこと
05:03
no drugs on board --
120
288000
2000
05:05
we do a toxicology workup.
121
290000
2000
加えて毒物学検査も行います
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And we're very careful
122
292000
2000
更に提供していただく脳にも
05:09
about the brains that we do take.
123
294000
2000
細心の注意を払っています
05:11
We're also selecting for brains
124
296000
2000
この他 親族の同意の下
05:13
in which we can get the tissue,
125
298000
2000
死後24時間以内に
05:15
we can get consent to take the tissue
126
300000
2000
脳組織を採取できる
05:17
within 24 hours of time of death.
127
302000
2000
脳を選んでいます
05:19
Because what we're trying to measure, the RNA --
128
304000
3000
私たちの研究しているRNAというのは
05:22
which is the readout from our genes --
129
307000
2000
遺伝子情報の読み出しなのですが
05:24
is very labile,
130
309000
2000
変性しやすいために
05:26
and so we have to move very quickly.
131
311000
2000
すぐに処理しなくてはいけません
05:28
One side note on the collection of brains:
132
313000
3000
脳採集の豆知識になりますが
05:31
because of the way that we collect,
133
316000
2000
私たちの収集方法や
05:33
and because we require consent,
134
318000
2000
同意の必要性もあって
05:35
we actually have a lot more male brains than female brains.
135
320000
3000
女性のものより男性の脳が多く手に入ります
05:38
Males are much more likely to die an accidental death in the prime of their life.
136
323000
3000
男性が壮年に事故死する可能性は女性より高く
05:41
And men are much more likely
137
326000
2000
更に配偶者から
05:43
to have their significant other, spouse, give consent
138
328000
3000
臓器提供の同意が得られるのは
05:46
than the other way around.
139
331000
2000
得てして男性なのです
05:48
(Laughter)
140
333000
4000
(笑)
05:52
So the first thing that we do at the site of collection
141
337000
2000
さて脳を入手してまず初めにすることは
05:54
is we collect what's called an MR.
142
339000
2000
MR画像の撮影です
05:56
This is magnetic resonance imaging -- MRI.
143
341000
2000
磁気共鳴映像法と呼ばれるものです
05:58
It's a standard template by which we're going to hang the rest of this data.
144
343000
3000
標準データとして残りのデータの参照に使います
06:01
So we collect this MR.
145
346000
2000
こうして集めたMR画像は
06:03
And you can think of this as our satellite view for our map.
146
348000
2000
脳の衛星画像だと思って下さい
06:05
The next thing we do
147
350000
2000
その次に行うのが
06:07
is we collect what's called a diffusion tensor imaging.
148
352000
3000
拡散テンソル画像の撮影です
06:10
This maps the large cabling in the brain.
149
355000
2000
脳内の線維連絡を画像化します
06:12
And again, you can think of this
150
357000
2000
こちらは言い方を変えれば
06:14
as almost mapping our interstate highways, if you will.
151
359000
2000
脳内の高速道路を映し出したものです
06:16
The brain is removed from the skull,
152
361000
2000
頭蓋骨から取り出された脳は
06:18
and then it's sliced into one-centimeter slices.
153
363000
3000
１cm厚にスライスされていきます
06:21
And those are frozen solid,
154
366000
2000
このように凍結し
06:23
and they're shipped to Seattle.
155
368000
2000
シアトルに発送されます
06:25
And in Seattle, we take these --
156
370000
2000
シアトルではというと
06:27
this is a whole human hemisphere --
157
372000
2000
この脳半球全部を
06:29
and we put them into what's basically a glorified meat slicer.
158
374000
2000
ハイテクなミートスライサーにかけます
06:31
There's a blade here that's going to cut across
159
376000
2000
この刃が
06:33
a section of the tissue
160
378000
2000
脳の組織をスライスし
06:35
and transfer it to a microscope slide.
161
380000
2000
顕微鏡のスライドグラスに乗せます
06:37
We're going to then apply one of those stains to it,
162
382000
2000
その後 染色を施し
06:39
and we scan it.
163
384000
2000
スキャンにかけます
06:41
And then what we get is our first mapping.
164
386000
3000
こうして最初の地図が得られます
06:44
So this is where experts come in
165
389000
2000
ここで専門家が基本的な
06:46
and they make basic anatomic assignments.
166
391000
2000
解剖学的特定を行います
06:48
You could consider this state boundaries, if you will,
167
393000
3000
このきれいな縁取りを
06:51
those pretty broad outlines.
168
396000
2000
州の境界とでも思って下さい
06:53
From this, we're able to then fragment that brain into further pieces,
169
398000
4000
ここから 更に脳を細分化していき
06:57
which then we can put on a smaller cryostat.
170
402000
2000
小型の凍結切片作成機にかけます
06:59
And this is just showing this here --
171
404000
2000
これは凍結された脳を
07:01
this frozen tissue, and it's being cut.
172
406000
2000
スライスしているところです
07:03
This is 20 microns thin, so this is about a baby hair's width.
173
408000
3000
厚さは赤ん坊の髪と同じ20ミクロンです
07:06
And remember, it's frozen.
174
411000
2000
これでもまだ凍っているんですよ
07:08
And so you can see here,
175
413000
2000
ご覧の通り少し時代遅れではありますが
07:10
old-fashioned technology of the paintbrush being applied.
176
415000
2000
ブラシを使って
07:12
We take a microscope slide.
177
417000
2000
スライドグラスの上に載せ
07:14
Then we very carefully melt onto the slide.
178
419000
3000
細心の注意を払ってこれを溶かします
07:17
This will then go onto a robot
179
422000
2000
その後染色ロボットで
07:19
that's going to apply one of those stains to it.
180
424000
3000
染色します
07:26
And our anatomists are going to go in and take a deeper look at this.
181
431000
3000
解剖学者たちがここから更に解析を行います
07:29
So again this is what they can see under the microscope.
182
434000
2000
これは顕微鏡の画像です
07:31
You can see collections and configurations
183
436000
2000
脳内に点在する大小様々な細胞からなる
07:33
of large and small cells
184
438000
2000
集合体や配置が
07:35
in clusters and various places.
185
440000
2000
確認できますね
07:37
And from there it's routine. They understand where to make these assignments.
186
442000
2000
ここから通常の方法で脳部位を特定していき
07:39
And they can make basically what's a reference atlas.
187
444000
3000
基準地図ができます
07:42
This is a more detailed map.
188
447000
2000
これはもっと詳細な脳地図です
07:44
Our scientists then use this
189
449000
2000
次に
07:46
to go back to another piece of that tissue
190
451000
3000
もうひとつの組織片を使い
07:49
and do what's called laser scanning microdissection.
191
454000
2000
レーザー光で組織の一部を切り取ります
07:51
So the technician takes the instructions.
192
456000
3000
ここでは技術者が切断する部位を
07:54
They scribe along a place there.
193
459000
2000
画面上でトレースし
07:56
And then the laser actually cuts.
194
461000
2000
レーザー光で切断していきます
07:58
You can see that blue dot there cutting. And that tissue falls off.
195
463000
3000
青い点が組織を切って 分離します
08:01
You can see on the microscope slide here,
196
466000
2000
スライドグラス上で
08:03
that's what's happening in real time.
197
468000
2000
切断をしている最中の画像です
08:05
There's a container underneath that's collecting that tissue.
198
470000
3000
下には切断後の組織の受け皿があります
08:08
We take that tissue,
199
473000
2000
切断された組織を取り出し
08:10
we purify the RNA out of it
200
475000
2000
ここから基本的な技術を利用して
08:12
using some basic technology,
201
477000
2000
RNAを精製します
08:14
and then we put a florescent tag on it.
202
479000
2000
そしてこれを蛍光標識します
08:16
We take that tagged material
203
481000
2000
標識されたサンプルを
08:18
and we put it on to something called a microarray.
204
483000
3000
マイクロアレイという機械で分析します
08:21
Now this may look like a bunch of dots to you,
205
486000
2000
ただの点の集合体に見えるかもしれませんが
08:23
but each one of these individual dots
206
488000
2000
それぞれの点が実は
08:25
is actually a unique piece of the human genome
207
490000
2000
ガラス上に固定された
08:27
that we spotted down on glass.
208
492000
2000
ヒトゲノムの特定の断片なんです
08:29
This has roughly 60,000 elements on it,
209
494000
3000
ここには約６万の要素がありますが
08:32
so we repeatedly measure various genes
210
497000
3000
ゲノム内の遺伝子を
08:35
of the 25,000 genes in the genome.
211
500000
2000
反復して測定しています
08:37
And when we take a sample and we hybridize it to it,
212
502000
3000
さて サンプルにハイブリッド形成すると
08:40
we get a unique fingerprint, if you will,
213
505000
2000
サンプル中で活性化している
08:42
quantitatively of what genes are turned on in that sample.
214
507000
3000
遺伝子の量を示す固有の「指紋」が得られます
08:45
Now we do this over and over again,
215
510000
2000
この一連の作業を
08:47
this process for any given brain.
216
512000
3000
１つの脳に何度も何度も繰り返します
08:50
We're taking over a thousand samples for each brain.
217
515000
3000
１つの脳から取るサンプル数は1000を上回ります
08:53
This area shown here is an area called the hippocampus.
218
518000
3000
ご覧頂いているのは学習と記憶をつかさどる
08:56
It's involved in learning and memory.
219
521000
2000
海馬という部位です
08:58
And it contributes to about 70 samples
220
523000
3000
1000のサンプルの内
09:01
of those thousand samples.
221
526000
2000
約70がこの部位から得られます
09:03
So each sample gets us about 50,000 data points
222
528000
4000
各サンプルから５万程のデータが得られるので
09:07
with repeat measurements, a thousand samples.
223
532000
3000
１つの脳から取るサンプルの数約1000個からは
09:10
So roughly, we have 50 million data points
224
535000
2000
大体の値としては脳ひとつにつき
09:12
for a given human brain.
225
537000
2000
データ数は5000万ということになります
09:14
We've done right now
226
539000
2000
現在までに２つの脳の
09:16
two human brains-worth of data.
227
541000
2000
データの解析が終わっています
09:18
We've put all of that together
228
543000
2000
こうして得られたデータを全て統合し
09:20
into one thing,
229
545000
2000
１つにまとめ上げました
09:22
and I'll show you what that synthesis looks like.
230
547000
2000
合わせたものがこちらです
09:24
It's basically a large data set of information
231
549000
3000
これは世界中の研究者に無償で公開されている
09:27
that's all freely available to any scientist around the world.
232
552000
3000
膨大な情報の集合体とでも言っておきましょう
09:30
They don't even have to log in to come use this tool,
233
555000
3000
このツールを使ってデータを探索して
09:33
mine this data, find interesting things out with this.
234
558000
4000
興味あることを発見するのにログインは不要です
09:37
So here's the modalities that we put together.
235
562000
3000
次にデータの統合方法をご紹介します
09:40
You'll start to recognize these things from what we've collected before.
236
565000
3000
こちらの画像は先ほどもお見せしましたね
09:43
Here's the MR. It provides the framework.
237
568000
2000
このMR画像が枠組みになります
09:45
There's an operator side on the right that allows you to turn,
238
570000
3000
右側にあるツールバーを利用して
09:48
it allows you to zoom in,
239
573000
2000
回転 倍率の変更
09:50
it allows you to highlight individual structures.
240
575000
3000
一つずつの構造をハイライトするなどの操作も可能です
09:53
But most importantly,
241
578000
2000
しかしそれ以上に大切なのは
09:55
we're now mapping into this anatomic framework,
242
580000
3000
この誰もが理解できる脳の解剖学的骨格に
09:58
which is a common framework for people to understand where genes are turned on.
243
583000
3000
どの遺伝子が活性化されているかを書き加えたことです
10:01
So the red levels
244
586000
2000
赤い部位は遺伝子が
10:03
are where a gene is turned on to a great degree.
245
588000
2000
高度に活性化されている部位です
10:05
Green is the sort of cool areas where it's not turned on.
246
590000
3000
緑の部分は活動していない部分になります
10:08
And each gene gives us a fingerprint.
247
593000
2000
一つずつの遺伝子の「指紋」が描けます
10:10
And remember that we've assayed all the 25,000 genes in the genome
248
595000
5000
お話しした通りゲノム中の25000の遺伝子すべてを解析しました
10:15
and have all of that data available.
249
600000
4000
その全てのデータを閲覧することができます
10:19
So what can scientists learn about this data?
250
604000
2000
研究者はここから何を学べるでしょう？
10:21
We're just starting to look at this data ourselves.
251
606000
3000
私たち自身はデータの解析を始めたばかりです
10:24
There's some basic things that you would want to understand.
252
609000
3000
ご理解頂きたい基本的なことがらがあります
10:27
Two great examples are drugs,
253
612000
2000
プロザックとウェルブトリンは
10:29
Prozac and Wellbutrin.
254
614000
2000
この上ない例です
10:31
These are commonly prescribed antidepressants.
255
616000
3000
２つとも広く処方されている抗うつ剤です
10:34
Now remember, we're assaying genes.
256
619000
2000
私たちの研究対象は遺伝子でしたね
10:36
Genes send the instructions to make proteins.
257
621000
3000
遺伝子がタンパク質合成の指令をだします
10:39
Proteins are targets for drugs.
258
624000
2000
タンパク質こそが薬物の標的なのです
10:41
So drugs bind to proteins
259
626000
2000
薬物はタンパク質に結合し
10:43
and either turn them off, etc.
260
628000
2000
不活性化したりするのです
10:45
So if you want to understand the action of drugs,
261
630000
2000
薬効を理解するには
10:47
you want to understand how they're acting in the ways you want them to,
262
632000
3000
まず期待通りに薬物が作用しているか否かを
10:50
and also in the ways you don't want them to.
263
635000
2000
理解する必要があるのです
10:52
In the side effect profile, etc.,
264
637000
2000
副作用に関しても どの遺伝子が
10:54
you want to see where those genes are turned on.
265
639000
2000
活性化されたか知る必要があります
10:56
And for the first time, we can actually do that.
266
641000
2000
初めてそれができるようになりました
10:58
We can do that in multiple individuals that we've assayed too.
267
643000
3000
複数の被験者からもデータが得られます
11:01
So now we can look throughout the brain.
268
646000
3000
脳内をくまなく探索することができますし
11:04
We can see this unique fingerprint.
269
649000
2000
固有の「指紋」を
確認することもできます
11:06
And we get confirmation.
270
651000
2000
11:08
We get confirmation that, indeed, the gene is turned on --
271
653000
3000
セロトニン作動性の神経に働くことが知られている
11:11
for something like Prozac,
272
656000
2000
プロザックなどの薬物が実際に関連した遺伝子を
11:13
in serotonergic structures, things that are already known be affected --
273
658000
3000
活性化していることが裏付けられます
11:16
but we also get to see the whole thing.
274
661000
2000
脳全体を見る必要もあります
11:18
We also get to see areas that no one has ever looked at before,
275
663000
2000
誰も調べたことのなかったような部位も調べる必要があります
11:20
and we see these genes turned on there.
276
665000
2000
そしてそこで活性化されている遺伝子を知ることができます
11:22
It's as interesting a side effect as it could be.
277
667000
3000
この上なく興味をそそる「副作用」です
11:25
One other thing you can do with such a thing
278
670000
2000
もう一つできることがあります
11:27
is you can, because it's a pattern matching exercise,
279
672000
3000
この地図はパターンマッチングを利用しており
11:30
because there's unique fingerprint,
280
675000
2000
それぞれに固有の「指紋」があるため
11:32
we can actually scan through the entire genome
281
677000
2000
このゲノム全体をスキャンして
11:34
and find other proteins
282
679000
2000
類似した「指紋」を持つタンパク質を
11:36
that show a similar fingerprint.
283
681000
2000
検索することができます
11:38
So if you're in drug discovery, for example,
284
683000
3000
例えば新薬開発を行う際には
11:41
you can go through
285
686000
2000
ゲノムの提供してくれる
11:43
an entire listing of what the genome has on offer
286
688000
2000
リスト全体を検討して
11:45
to find perhaps better drug targets and optimize.
287
690000
4000
よりよい薬物標的を見つけ最適化を図ることができます
11:49
Most of you are probably familiar
288
694000
2000
皆さんのほとんどは
11:51
with genome-wide association studies
289
696000
2000
「最近ある研究者がXに
11:53
in the form of people covering in the news
290
698000
3000
影響を及ぼす遺伝子を発見しました」というような
11:56
saying, "Scientists have recently discovered the gene or genes
291
701000
3000
ゲノムワイド関連解析についての
11:59
which affect X."
292
704000
2000
ニュースを耳にしたことがあるでしょう
12:01
And so these kinds of studies
293
706000
2000
このような素晴しい研究は
12:03
are routinely published by scientists
294
708000
2000
日常的に発表されています
12:05
and they're great. They analyze large populations.
295
710000
2000
多くの人を分析し ゲノム全体を分析して
12:07
They look at their entire genomes,
296
712000
2000
遺伝子と因果関係のありそうな
12:09
and they try to find hot spots of activity
297
714000
2000
活性化している いわゆる
12:11
that are linked causally to genes.
298
716000
3000
ホットスポットを探しているのです
12:14
But what you get out of such an exercise
299
719000
2000
しかしここから得られるのは
12:16
is simply a list of genes.
300
721000
2000
単なる遺伝子名のリストに過ぎません
12:18
It tells you the what, but it doesn't tell you the where.
301
723000
3000
その活動部位についての情報は皆無です
12:21
And so it's very important for those researchers
302
726000
3000
ですから 私たちの地図はこういった研究者にとって
12:24
that we've created this resource.
303
729000
2000
大変有益なものとなるでしょう
12:26
Now they can come in
304
731000
2000
この地図を利用して
12:28
and they can start to get clues about activity.
305
733000
2000
活動部位の情報を得ることもできますし
12:30
They can start to look at common pathways --
306
735000
2000
以前は 単純にできなかった
12:32
other things that they simply haven't been able to do before.
307
737000
3000
遺伝子活性経路のようなものを見ることもできます
12:36
So I think this audience in particular
308
741000
3000
ここにいる皆さんはとりわけ
12:39
can understand the importance of individuality.
309
744000
3000
個性のもつ重要性をより一層理解できるでしょう
12:42
And I think every human,
310
747000
2000
私たちは皆異なる
12:44
we all have different genetic backgrounds,
311
749000
4000
遺伝的背景を持ち
12:48
we all have lived separate lives.
312
753000
2000
異なる人生を生きてきました
12:50
But the fact is
313
755000
2000
しかし 実際には私たちの
12:52
our genomes are greater than 99 percent similar.
314
757000
3000
ゲノムの99%以上は似通っています
12:55
We're similar at the genetic level.
315
760000
3000
遺伝子レベルでは皆同じなんです
12:58
And what we're finding
316
763000
2000
脳も生化学的レベルでは
13:00
is actually, even at the brain biochemical level,
317
765000
2000
類似であるということが
13:02
we are quite similar.
318
767000
2000
明らかになりつつあります
13:04
And so this shows it's not 99 percent,
319
769000
2000
この図を見てみると
13:06
but it's roughly 90 percent correspondence
320
771000
2000
99%とは言わないまでも90%程の相関は
13:08
at a reasonable cutoff,
321
773000
3000
有意に認められるので
13:11
so everything in the cloud is roughly correlated.
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776000
2000
概ね似ていると言えるでしょう
13:13
And then we find some outliers,
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778000
2000
通常からから外れているものも
13:15
some things that lie beyond the cloud.
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780000
3000
ときに見受けられます
13:18
And those genes are interesting,
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783000
2000
こういった遺伝子は興味をそそるものの
13:20
but they're very subtle.
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785000
2000
差異はごく僅かなものです
13:22
So I think it's an important message
327
787000
3000
そこで今日皆さんに覚えて頂きたい
13:25
to take home today
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790000
2000
大切なメッセージとは
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that even though we celebrate all of our differences,
329
792000
3000
私たちの個性は祝福されているものの
13:30
we are quite similar
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795000
2000
脳という観点からすると
13:32
even at the brain level.
331
797000
2000
とても似通っているという点です
13:34
Now what do those differences look like?
332
799000
2000
さて 違いとはどんなものでしょうか？
13:36
This is an example of a study that we did
333
801000
2000
こちらはその違いに焦点を当てた
13:38
to follow up and see what exactly those differences were --
334
803000
2000
私たちの追跡調査の結果で
13:40
and they're quite subtle.
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805000
2000
これは個々の細胞で活性化されている遺伝子の様子ですが
13:42
These are things where genes are turned on in an individual cell type.
336
807000
4000
違いはほんの僅かなものですね
13:46
These are two genes that we found as good examples.
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811000
3000
この２つの遺伝子はそれを示すよい例だと思います
13:49
One is called RELN -- it's involved in early developmental cues.
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814000
3000
ひとつは初期発生の決定要因であるリーリンです
13:52
DISC1 is a gene
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817000
2000
DISC1 は統合失調症で
13:54
that's deleted in schizophrenia.
340
819000
2000
欠失の見られる遺伝子です
13:56
These aren't schizophrenic individuals,
341
821000
2000
これは統合失調症の患者さんからのサンプルではありませんが
13:58
but they do show some population variation.
342
823000
3000
ばらつきがいくらか見られます
14:01
And so what you're looking at here
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826000
2000
ここでご覧頂いている
14:03
in donor one and donor four,
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828000
2000
ドナー１ とドナー４ ですが
14:05
which are the exceptions to the other two,
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830000
2000
この２つは例外で
14:07
that genes are being turned on
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832000
2000
一部の特定の細胞だけで
14:09
in a very specific subset of cells.
347
834000
2000
遺伝子が活性化されています
14:11
It's this dark purple precipitate within the cell
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836000
3000
この細胞内の暗紫色の沈殿物が
14:14
that's telling us a gene is turned on there.
349
839000
3000
そこで遺伝子が活性化されていることを示しています
14:17
Whether or not that's due
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842000
2000
この現象が個人の遺伝子的背景のせいか
14:19
to an individual's genetic background or their experiences,
351
844000
2000
経験のせいかということは
14:21
we don't know.
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846000
2000
わかっていません
14:23
Those kinds of studies require much larger populations.
353
848000
3000
こういった研究では もっと多くの被験者が必要です
14:28
So I'm going to leave you with a final note
354
853000
2000
最後に脳の複雑さと
14:30
about the complexity of the brain
355
855000
3000
これからの課題について
14:33
and how much more we have to go.
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858000
2000
少し触れて終わりにしたいと思います
14:35
I think these resources are incredibly valuable.
357
860000
2000
これらのデータは大変有効なものです
14:37
They give researchers a handle
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862000
2000
研究者たちにこれからの
14:39
on where to go.
359
864000
2000
道筋を示してくれます
14:41
But we only looked at a handful of individuals at this point.
360
866000
3000
しかし解析を行った被験者は指で数える程なので
14:44
We're certainly going to be looking at more.
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869000
2000
私たちは解析を継続します
14:46
I'll just close by saying
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871000
2000
最後に一言だけ言わせて下さい
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that the tools are there,
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873000
2000
ツールは出そろいました
14:50
and this is truly an unexplored, undiscovered continent.
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875000
4000
これは前人未踏の未知の大陸であり
14:54
This is the new frontier, if you will.
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879000
4000
これは最前線とでも呼びましょうかね
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And so for those who are undaunted,
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883000
2000
新たな発見を恐れず
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but humbled by the complexity of the brain,
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885000
2000
脳の複雑さに謙虚な方には
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the future awaits.
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2000
未来が待ち受けています
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Thanks.
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ありがとうございました
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(Applause)
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9000
(拍手)
ABOUT THE SPEAKER
Allan Jones - Brain scientistAs CEO of the Allen Institute for Brain Science, Allan Jones leads an ambitious project to build an open, online, interactive atlas of the human brain.
Why you should listen
The Allen Institute for Brain Science -- based in Seattle, kickstarted by Microsoft co-founder Paul Allen -- has a mission to fuel discoveries about the human brain by building tools the entire scientific community can use. As CEO, one of Allan Jones' first projects was to lead the drive to create a comprehensive atlas of the brain of a mouse. Flash forward to April 2011, when the Allen Institute announced the first milestone in its online interactive atlas of the human brain, showing the activity of the more than 20,000 human genes it contains. It's based on a composite of 15 brains, since every human brain is unique.
Think of the Allen Human Brain Atlas as a high-tech bridge between brain anatomy and genetics. Using this atlas, scientists will be able to determine where in the brain genes that encode specific proteins are active, including proteins that are affected by medication. Or researchers could zoom in on brain structures thought to be altered in mental disorders such as schizophrenia to find their molecular footprint. The atlas may provide clues to memory, attention, motor coordination, hunger, and perhaps emotions such as happiness or anxiety.
He says: "Understanding how our genes are used in our brains will help scientists and the medical community better understand and discover new treatments for the full spectrum of brain diseases and disorders."
Watch Dr. Jones' latest TEDx talk on the map of the brain, from TEDxCaltech 2013 >>
Allan Jones | Speaker | TED.com