「ノーベル化学賞を受賞できる確率は10%しかないと思っていました」と、ジョン・ジャンパー氏は受賞を知った後の電話インタビューで笑いながら語った。彼の口調は謙虚でありながらも感情的だった。この栄誉の背後には、タンパク質構造の予測方法を根本から変えたAlphaFold2がもたらした科学革命がある。

現在までに、 190か国以上の200万人以上がこのツールを利用しており、新薬開発や疾患研究の加速だけでなく、基礎科学の探究に前例のない支援を提供し、生命科学の将来の発展に大きな影響を与えています。

ジャンパー氏はまた、70年ぶりのノーベル化学賞受賞者であり、この素晴らしい栄誉は博士号取得からわずか7年で獲得したもので、科学的探究における彼の才能と力強さを証明していることも特筆に値します。

2024年ノーベル化学賞授賞式にて、左からデビッド・ベイカー氏、デミス・ハサビス氏、ジョン・ジャンパー氏

ジャンパーは幼い頃から科学に強い関心を示していたことは特筆に値します。クラスメイトから「学業のスター」と目されていた彼は、当初は物理学を選択しましたが、2011年まで化学研究の分野に足を踏み入れず、徐々に学際研究の魅力を発見していきました。

「他人の子」になる：プラスキ・アカデミーから学問の啓蒙へ

ジャンパーの学問の旅は、アーカンソー州ノース・リトルロックにあるプラスキ・カレッジから始まりました。このコミュニティ・テクニカル・カレッジは、柔軟なカリキュラムと多様な学習方法で知られています。同カレッジは80以上の認定コースを提供しており、学生は自分の都合に合わせて授業をスケジュールすることができます。

この自由でダイナミックな環境の中で、ジャンパーの好奇心と知識欲は大きく刺激されました。高校時代、彼は理工学クラブに積極的に参加し、プラスキ・カレッジの受賞歴のある模擬国連プログラムにも参加しました。また、チェスクラブでも活躍し、フットボールチームでは学校の名誉に貢献しました。活動的な活動と静かな活動のバランスは、ジャンパーのチームワークと論理的思考力を見事に表しています。

ジャンパーはサッカーチームのメンバーと一緒に写真を撮っています。

大学4年生に進級するにつれ、ジャンパーは学業に重点を置くようになりました。ビル・トピッチ教授の最初の優等学位論文コースに参加し、「ならず者国家のモデル」と題された論文を執筆しました。この論文は、彼の国際政治への深い洞察力を示すだけでなく、学術研究における独自の思考を反映していました。

高校時代のジャンパー

プラスキ大学在学中、ジャンパーは利用可能なすべてのAPコースと優等コースを受講し、物理学、化学、生物学、数学、社会科学で優秀な成績を収め、すぐにクラスメイトからトップクラスの学生として見られるようになりました。

物理学から化学へ：ジャンパーの学際的探求

プラスキー・カレッジを卒業後、ジャンパーは科学研究への情熱に突き動かされ、アメリカのヴァンダービルト大学で物理学を学びました。卒業後、彼は重要な決断を下しました。それは、学問の夢を追い続けることでした。マーシャル奨学金の支援を受けて、イギリスのケンブリッジ大学に留学し、理論物性物理学を学び、2008年に修士号を取得しました。

大学時代のジャンパー

興味深いことに、ジャンパーが物理学の博士号取得を目指し始めた時、彼はそれが自分の真の情熱ではないことに気づきました。そこで彼は全く新しい分野へと転向し、DE Shaw Researchの科学助手として働き始めました。そこで彼は、タンパク質のダイナミクスと極低温液体の分子動力学シミュレーションに関する研究を行いました。この3年間の研究は、彼に化学と生物学の価値を認識させただけでなく、これらの学際分野への深い関心を燃え上がらせました。

ジャンパー氏は2011年にシカゴ大学に入学し、理論化学の修士号を取得しました。その後も博士号取得まで研究を続け、2017年に博士号を取得しました。論文は機械学習手法を用いたタンパク質フォールディングの研究に関するもので、「粗粒度タンパク質フォールディングとダイナミクスのための厳密な機械学習を用いた新しい手法」と題されていました。

ジャンパーの博士論文：
https://knowledge.uchicago.edu/record/229?v=pdf

大学院時代のジャンパー

しかし、この学際的な旅には困難がつきものでした。「最初は化学について全く何も知りませんでした」とジャンパー氏は振り返ります。「とにかく、授業全体を素早く理解する必要がありました。TAとして教えていた学部生向けの一般化学の授業を、予定より1週間早く修了することができました。」おそらく、この粘り強さと献身的な努力こそが、最終的に彼が物理学から化学への華々しい転向を遂げることができた理由なのでしょう。

博士課程在学中、ジャンパーは指導教官であるトビン・ソスニックとカール・フリードの共同研究室に加わり、タンパク質フォールディングの研究を行いました。この研究室は、理論と実験を融合させ、生物学、化学、物理学の学際的な問題を探求するために多分野にわたるチームを結成するという点で独特です。

この学習経験のおかげで、ジャンパー氏は学際研究の価値を深く理解するようになりました。彼は率直にこう言います。 「異なる分野の専門家と交流し、彼らの情熱や考え方を理解することで、多くのことを学ぶことができます。」

AlphaFold は DeepMind の柱となり、業界の伝説を築きました。

ジャンパー氏は博士号取得後、ソスニック教授の研究室で9ヶ月間ポスドク研究員として勤務しました。 2017年後半、Google DeepMindに入社し、そこでタンパク質構造を予測できる人工知能モデルの開発という真の使命を見出しました。こうして、AlphaFoldプロジェクトが誕生しました。

ジャンパー氏は、AlphaFoldが最初に設計された当時、チームはわずか15人だったと回想する。彼らの目標は、長年の科学的課題であるタンパク質フォールディングを解明することだった。1950年代のアンフィンセン仮説は、タンパク質のアミノ酸配列にはその天然構造に関するすべての情報が含まれており、天然構造は熱力学的に最も安定した状態を表しているという仮説を提唱したが、この理論を実践することは常に困難を極めた。X線結晶構造解析や核磁気共鳴分光法といった従来の実験手法は、正確ではあるものの、費用と時間がかかる。ジャンパー氏とチームは、機械学習の力を使えば、この複雑な課題をアルゴリズムとデータの衝突という単純な作業に簡略化できると考えていた。

DeepMind入社から1年後、ジャンパーは2018年にAlphaFoldプロジェクトのリードエンジニアに就任し、全く新しいアーキテクチャを用いたシステムの再設計を目指しました。同年、AlphaFoldは第13回タンパク質構造予測コンペティション（CASP13）に初登場し、フリーモデリング（FM）部門で1位を獲得しました。当時、AlphaFoldはAlphaGoに次ぐDeepMindの新たな主力プロジェクトとなり、ジャンパーにとって初の高得点獲得となり、社内での地位を確固たるものにしました。

2020年、ジャンパー氏はAlphaFold2をCASP14で再びコンペティションに導き、CASPタンパク質構造予測スコアを100点満点中92.4点に引き上げ、輝かしい成績を収めました。予測されたタンパク質構造は実際の構造とわずか原子1個分しか違わず、50年間科学者を悩ませてきた問題を解決しました。AlphaFold2は瞬く間にタンパク質構造予測の分野におけるマイルストーンとなり、物理学出身のジャンパー氏は業界における影響力をさらに高めていきました。

2021年7月、AlphaFold2に関する研究論文とオープンソースコードがNature誌に正式に掲載されました。Nature誌によると、AlphaFold2はリリース以来、50万人以上の研究者に利用され、数千本の論文に使用されています。論文の筆頭著者であるジャンパー氏は、Nature誌の2021年「科学界における重要な10人」の1人に選ばれました。

ジャンパー氏はネイチャー誌の2021年「科学者トップ10」の1人に選ばれた。

2024年5月、ジャンパー氏と彼のチームはAlphaFold3をリリースし、11月11日に正式にオープンソース化されました。その影響力は前世代ほど大きくはありませんが、汎用性は向上しており、もはやタンパク質に限定されません。他の生物学的高分子や低分子リガンド、高分子の修飾、タンパク質とその複合体の構造解析にも利用できます。

現在、 AlphaFold データベースは数百万のタンパク質構造をカバーしており、世界的な医薬品開発、疾病研究、環境科学にとって重要なツールとなっています。

光輪は消えても、謙虚さと献身に対する科学的信念は残ります。

ジャンパーとデミス・ハサビスは、タンパク質構造予測への画期的な貢献により、2021年のBBVA財団フロンティア生物学および生物医学知識賞、2022年のワイリー生物医学科学賞、2023年の生命科学ブレークスルー賞、カナダ・ガードナー国際賞、アルバート・ラスカー基礎医学研究賞など、数々の国際的な賞を受賞しています。

ジャンパー氏（右）とハサビス氏（左）が第10回ブレイクスルー賞授賞式に出席。

2024年はジャンパー氏の人生において重要な節目となりました。彼はタイム誌の「2024年のAI分野で最も影響力のある100人」に選ばれただけでなく、同年10月にはデミス・ハサビス氏とデビッド・ベイカー氏と共にノーベル化学賞を受賞しました。70年以上ぶりの最年少ノーベル化学賞受賞者であるジャンパー氏は、シカゴ大学出身の100人目のノーベル賞受賞者であり、同大学の歴史上19人目のノーベル化学賞受賞者となります。

この栄誉の頂点にもかかわらず、ジャンパーは称賛に値する謙虚さを保っており、「当時はチャンスは10％しかないと感じていました」と認めている。

タイム誌が選んだジャンパー

ノーベル賞委員会は、ジャンパー氏のチームの研究が及ぼした計り知れない影響を明確に示すデータを示しました。「2020年以降、190カ国で200万人以上がAlphaFold2を使用しています。」その後のメディアインタビューで、ジャンパー氏は自身の回想を次のように語りました。「AlphaFoldに関する私たちの研究は、生物学の進歩を加速させることでした。多くの人々が私たちの研究を基に画期的な成果を上げているのを見るのは、非常に喜ばしいことです。彼らを支え、さらに前進させる力となることができたのは、本当に光栄です。」

DeepMindオフィスのジャンパー

この栄光の背後には、ジャンパーの一貫した謙虚さと献身があります。

博士課程在学中に彼が書いたコードは、今でも頻繁に使われています。指導教官のソスニック氏は、 「ジャンパーは他人のプロジェクトに時間と専門知識を惜しみなく提供してくれました。在学中、彼は多くの共同論文に参加し、寛大な精神を存分に発揮しました」と述べています。同級生は、「私の博士論文の前半はジャンパーの直接指導を受け、後半は彼の博士課程での研究の延長でした。彼がいなければ、博士号を取得することはできませんでした」と語っています。

科学には終わりはなく、より高い目標があるだけです。

今日、ジャンパーはタンパク質構造予測分野への卓越した貢献により、多くの人々にとって科学のアイドルとなっています。謙虚さと献身は、ジャンパーの学術的キャリア全体における特徴です。彼がチームに植え付けたあらゆる議論、あらゆるコード、そしてあらゆるアイデアは、科学への彼の​​敬意と愛情を反映しています。彼はインタビューで、「私の夢は真に役に立つことをすることです」と述べ、「小さな問題が偉大な発見につながることもあります」と語りました。

ジャンパー氏は将来について、「次に何をするかは言いたくない。なぜなら、それを変える自由が欲しいからだ。物事は常に変化しており、それに応じて適応する必要がある」と語った。この率直さは、学問の自由に対する彼の考え方を示すだけでなく、未知の世界を探求することへの限りない情熱をも表している。

「科学に終わりはない。より高い目標があるだけだ」とジャンパーは自らの行動でこの言葉を体現し、彼の物語はまだ終わっていない。DeepMindの強力な支援があれば、彼が新たな伝説を築けるかもしれないと確信している。

参考文献:
1.https://blog.pulaskiacademy.org/pa-alum-john-jumper-wins-nobel
2.https://www.nature.com/immersive/d41586-021-03621-0/index.html
3.https://www.youtube.com/watch?v=q3TqNxeI4CA&t=393s
4. https://news.uchicago.edu/story/how-accidental-chemist-honed-his-approach-uchicago-way-nobel-prize
5.https://www.youtube.com/watch?v=4EAqrl8LnIg