本年１月１日に能登半島地震が起きましたが本研究会は開催する予定です。この度の石川県能登地方を震源とする地震により被害を受けられた皆さまに、心よりお見舞い申し上げます。

開催日時：2024年3月8日（金）　14:00-17:00

開催場所：北陸先端科学技術大学院大学知識科学研究科

【Ｋ１・Ｋ２講義室】（ローカルおよびオンライン開催）

トピック: 分子ロボット倫理研究会

時刻: 2024年3月8日 02:00 PM 大阪、札幌、東京

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開催テーマ：遺伝子操作および自己複製機能を有する分子ロボットに関するELSI課題抽出

分子ロボットはDNAやタンパク質を素材とするナノスケールの人工物である。生物との親和性が高いことから、医療応用ならびに農業応用への可能性が期待されている。ただし、ELSIの観点からは、自己複製機能を持つ人工物の危険性ならびに遺伝子組換え作物(GMO)への不安が指摘されており、自己複製機能を持つ分子ロボットおよび遺伝子組換えやゲノム編集機能を備えた分子ロボットの研究には一定の配慮がELSIの観点からは求められている。本研究会では、DNAおよびRNAを主要素材とする分子ロボットの最新動向を紹介するとともに、自己複製可能なmRNAワクチンに焦点をあて、分子ロボットによる遺伝子操作機能ならびに複製機能に関するELSI課題を議論する。

プログラム：

14:00- 14:30 小長谷明彦（恵泉女学園大学客員教授）

「分子ロボットの医療応用に向けて：複製機能および遺伝子操作機能を持つ分子ロボットのELSI課題について」

近年、mRNAを内包したコロナワクチンが認可されたことにより、遺伝子を操作する分子ロボットの研究を排除する倫理的必然性はすでに消失している。さらに2023年11月には、自己増殖型のmRNAワクチン（レプリコンワクチン）が認可された。レプリコンワクチンでは、コロナウィルスが発現するSタンパク質の受容体結合部位(RBD)のみを効率的に増殖させることにより、不要な抗体を作らなくて済むため高い安全性が期待できるという。以上を鑑み、分子ロボットの遺伝子操作と自己複製問題においてELSI課題を抽出し、議論する。

14:30-15:00   小野喜志雄（CBI研究機構先端領域ELSI研究所主任研究員）

「審査報告書から見るレプリコンワクチンのメリットとデメリット」

昨年11月に世界に先駆けて日本でレプリコンワクチンが承認され、PMDAでの審査報告書がネット上で公開されている。本日は本報告書をもとにレプリコンワクチンに関して考察していく。本製剤のレプリコンはベネズエラ脳炎ウイルス(VEEV)の構造タンパク質をコードする配列をSARS -CoV-2のSタンパク質のコードに置換したものである。本剤投与で感染性ウィルス粒子は産生されることなく、また逆転写酵素を欠くために宿主細胞DNAに本mRNAの配列が挿入されることもないとされている。有効性については、コミナティとの同等性が証明されたとしている。変異株に対してもコミナティと同等とされている。メーカー側は少量で長期間有効であると主張している。どのくらいの期間合成されるかについては資料がない。

毒性試験に生殖毒性が気になるところであるが、ウサギに投与した生殖発生毒性試験では特に次世代への影響はなかったとしている。しかし、ヒトにおいても影響がないかどうか不明であり、また胎盤や乳汁への移行がないかどうかも不明であることから、妊産婦への投与はリスクベネフィットを勘案した上で投与することを求めている。

安全性を考えていく上で、治験では症例数が限られており安全性が十分に確立されているとは判断しがたいため、今後は市販後のリスクマネジメント計画に基づいた試験結果を見ていくことが必要となる。特に本剤に対してアレルギー反応を呈する患者の場合、少量でも長期に産生されることからアレルギー反応が長期にわたり持続することが懸念される。その他、PMDAでは、ショック・アナフィラキシー、心筋炎・心膜炎、ギラン・バレー症候群、VAED (vaccine-associated enhanced diseases)・VAERD (vaccine-associated enhanced respiratory diseases)について調査したが、これらの有害事象の発現は認められなかったとしている。実際に使用されるとさらに新たに現れる重篤な有害事象があるかもしれないので注意深く使用していく必要があると考えられる。現在、本剤については起源株由来のSタンパクをコードしていることからコミナティや他のmRNAワクチンと有効性の上で特に変わるところはなく、PMDAでは本剤の臨床的位置付けは不明としている。なお、PMDAでは今後新たなる変異株に対応したワクチンを迅速に開発する上で、本剤の製造販売承認に意義はあるとしている。

15:00-15:30  標葉隆馬（大阪大学・社会技術共創研究センター准教授）オンライン

「分子ロボット技術と自己複製－ELSIの視点から」

本発表では、分子ロボット技術の自己複製をめぐる論点に注目し、そのELSIについて洞察を試みる。分子ロボット技術をめぐっては、その潜在的なELSIについて当初から自己複製をめぐる関心が表明されてきた。しかしながら、レプリコンワクチンの登場など、新しい技術の展開を踏まえ、これまでの議論の限界と新しい論点を改めて検討することが求められる状況にある。本発表ではナノテクノロジーをめぐる語られ方の分析を参照点としながら、分子ロボット技術における自己複製が今後どのような論点を持ちうるかを考えていきたい。

15:30-16:00 角五彰(京都大学理学研究科・教授 )

Yiming GONG, Gikyo USUKI, Arif Md. Rashedule KABIR, Kazuki SADA, Ibuki KAWAMATA, Nathanael AUBERT-KATO, and Akira KAKUGO

“Construction of a physical reservoir computing device using active

matter made from a swarm of biomolecular motors”

Swarming is a collective behavior of mobile entities observed in groups of animals of similar size, where individuals interact with each other and process information. In response to environmental changes of each entity in a swarming group, distinct collective order patterns emerge from local interactions. To exploit its rich dynamics for information processing tasks, a computational method has been applied to study swarm behavior in complex networks and neuroscience. One of the interests is to extract information from

artificially designed swarming behavior, referred to as reservoir computing (RC). Many processing units called “reservoir nodes” interact in RC to perform computations. Each reservoir node processes the local input signal and outputs the result independently without central control (Fig.1 a)1. Recently, Physical

Reservoir Computing (PRC) has been proposed as an information processing technology that uses the dynamics of a physical system itself as a computational resource. The applicant aims to create a PRC device

using a swarm of microtubules (MTs) (Fig.1 b) as a physical reservoir. Such systems exhibit rich spatiotemporal dynamics and can provide additional insight into the study of swarming patterns.

It is possible to utilize biomolecules out of the biological context, one of the popular ways is to glide them on a substrate. With this idea, a swarming system of biomolecular motors has been successfully demonstrated. The motors are attached to a substrate and move along the substrate. DNA is conjugated to MTs to provide local interaction for swarming. The collective behavior of the molecular motors is used to encode and process information, creating a reservoir of dynamic and complex activity. Reservoir Computing consists of many sparsely connected neurons with random weights and fixed internal dynamics which means a complex physical-dynamic system could replace it. In this research, the candidate could be the swarming of biomolecular motor systems. Since the reservoir’s dynamics are fixed and randomly initialized, training the readout layer becomes a much simpler task than training the entire recurrent network.

16:00-16:30  鵜殿 寛岳 （東工大瀧ノ上研・学振PD）

「miRNAの入力に応じてAND演算を行うRNA液滴」

DNAナノ構造体が相分離して得られるDNA液滴は，膜を持たないため分子の入力に応じた動的な振る舞いが特徴的である．本研究では，RNAナノ構造体を用いたRNA液滴について報告する．ナノ構造体は，kissing-loop相互作用により自己組織化して相分離する．ターゲットとなるmiRNA2本が同時に入力された場合に限り，液相から分散状態へと相変化する．この動的な相変化を観察することで演算結果が検出される．

16:30-17:00 葛谷明紀（関西大学・化学生命工学部・教授）

「分子人工ホタルの開発」

DNA鎖の末端で再構成した発光タンパク質のスプリット体と蛍光色素間の生物発光共鳴エネルギー移動をDNA分子情報によって自在に制御することにより、生物発光を出力とするホタル型の分子ロボットを開発した。蛍光色素の適切な選択により、鮮やかなRGB三原色を出力することができ、将来的には電気エネルギーを使用せず、化学エネルギーで駆動する生物発光ディスプレイデバイスへの応用が期待される。

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本研究会は情報処理学会SIGBIO、SIGMPSおよびオープンバイオ研究会との連続開催となります。

SIGBIO、SIGMPS、オープンバイオ研究会の活動については下記のURLをご参照ください。

3月7日および8日午前SIGBIO・SIGMPSプログラム

3月9日午前オープンバイオ研究会プログラム

北陸先端科学技術大学院大学へのアクセスは以下のとおりです。

https://www.jaist.ac.jp/top/access/index.html

ローカル開催の参加者には、近隣のまつさき旅館へのシャトルバスがあります。まつさき旅館での宿泊を希望するかたは、事前予約urlから申し込みください。

以上