プロジェクト・エンコードに関するドラマ、そしてビッグサイエンスとスモールサイエンスの違い

もし新しい論文の要約がすべてダン・グラウアー氏の最新の論文のようであれば、人々はTLCのリアリティ番組を必要としなくなるだろう。研究論文から望むドラマをすべて得ることができるのだ。グラウアー氏の新しい論文は、大いに宣伝されたゲノム科学プロジェクトを批判するものであり、科学文献という堅苦しく、典型的には礼儀正しい世界にこれまで登場した中で最も激しい言葉がいくつか含まれている。

電話でのグラウル氏は、同じように率直にこう語った。「彼らのデータ分析は卑猥だ。ひどい。これは科学ではない」

経緯はこうだ。「DNA要素百科事典（ENCODE）」プロジェクトは、数百人が参加した5年がかりの取り組みで、ヒトゲノムのいわゆる非コード部分、つまり「ジャンク」部分の機能を解明しようとした。昨年9月に発表された際、プロジェクトを率いた科学者らは、ゲノムの働きに関する何十年にもわたる仮説を覆し、教科書の書き換えにつながると主張した。ゲノムの大部分は生物学的に活性で、機能的であると彼らは言う。しかし、多くの進化生物学者は、この特徴づけと「機能」という言葉の曖昧な定義に憤慨した。

「マーケティング、マスメディアの誇大宣伝、広報を扱った多くの教科書は書き直さなければならないかもしれないということに我々は同意する」とグラウアー氏とその同僚は雑誌『ゲノム生物学と進化』に書いている。

ヒューストン大学の分子進化バイオインフォマティクス教授であるグラウアー氏は、進化生物学者から多大な不満を招いた遺伝学およびバイオインフォマティクス研究者の世界的コンソーシアムに対する激しい反論の主執筆者である。

「ヒトゲノム計画のような大規模科学はデータを公開すべき。小規模科学は分析を行うべきだ。」主な不満の 1 つは、Encode の著者は計算科学者であり、生物学者ではないということだ。「彼らはコンピューター オタクだ」と Graur 氏は言う。「ヒトゲノム計画のような大規模科学はデータを公開すべき。小規模科学は分析を行うべきだ。」

進化生物学では、「機能」には意味の重い言葉があります。臓器、DNA の一部、または細胞は、選択された機能と因果関係のある機能を実行できます。簡単に言えば、選択された機能は進化上の利点をもたらすものであり、因果関係のある機能はそうではありません。論文で、グラウアーは人間の心臓の例を使用しています。心臓の進化上の機能は、体内に血液を送り出すことです。因果関係のある機能は、音を出す能力です。ちなみに、これは医師やパーソナルトレーナーにとっては役立ちますが、心臓の主な機能ではありません。

ヒトゲノムを教科書に例えると、Encode はすべてのヌクレオチドが何をしているのかについての洞察を提供することを目的とした脚注のようなものだ。Encode は、遺伝子とその調節セクションを構成する A、C、G、T ヌクレオチドを合わせた 32 億個すべてに注釈を付ける。これを行うにあたり、Encode の論文では機能を緩く定義し、DNA が行うすべてのことを含めた。研究によると、私たちの DNA の大部分は、少なくとも 1 種類の細胞で少なくとも 1 つの「生化学的イベント」に関与しており、これを機能と見なしている。しかし、その定義はせいぜい自由主義的であり、プロジェクトの目標ですらなかったと、セントルイスのワシントン大学のシステム生物学者マイク・ホワイト氏は述べた。ホワイト氏は Encode の誇大宣伝を批判しながらも (グラウアー氏とは異なり) 科学に対するその価値を称賛している。むしろ、ゲノムの生化学的特徴を包括的に測定し、科学者がその測定を試みることが目的だったのだ。

「これらの特徴は、他の科学者が実際に機能領域を発見するのに役立つだろう」と彼は語った。

生化学的機能には、RNAに転写されるDNA配列、遺伝子のオン/オフを切り替える調節タンパク質によって結合された領域、細胞内でDNAをパッケージ化するクロマチンにしっかりと包まれていない領域など、幅広い活動が含まれます。（これらの生物学的機能の詳細な説明については、機能これらの活動について詳しくは、Scientific American の化学者兼ブロガーの Ashutosh Jogalekar によるこの徹底的な分析をお読みください。) 重要なのは、これらが何かを実行しているという意味では「機能」であるのは事実ですが、実行していること自体が必ずしも意味があるわけではないということです。

グラウル氏は電話で次のように説明した。「チューインガムを踏んだことはありますか？ チューインガムは靴の底にくっつきます。しかし、暑い日に靴にくっつくのはチューインガムの役目ではありません。」

ホワイト氏は、これらの活動は機能と関連付けられる可能性があるが、必ずしも機能と関連付けられるとは限らないため、測定に有用であると述べた。機能を確立するのは難しく、より多くの作業が必要であると同氏は述べた。

ホワイト氏は自身の研究室で、ゲノム上の約 10,000 箇所で DNA に結合し、遺伝子のオン/オフを切り替える特定の調節タンパク質を研究しています。彼は、その結合イベントが遺伝子の活性化と関係があるかどうか、またタンパク質が細胞内を漂いながらゲノムに沿ってどのように移動するかを判断しようとしています。10,000 の結合イベントのそれぞれが機能的である可能性があり、タンパク質がショットガン アプローチを取るため非特異的な「ノイズ」 DNA 結合がある可能性があり、あるいは何か他のことが起こっている可能性があります。

「その疑問に対して、エンコード データは役に立ちます。私は、調節タンパク質が結合しているゲノム領域のリストを持っており、それをテストすることで、特定の DNA 特性が遺伝子を活性化し、他の DNA 特性が遺伝子を活性化しない理由について、ある程度の洞察を得ることができます」と、彼は言いました。「エンコード データから、このような発見が生まれるでしょう。」

他の生物学者もこのデータを喜んで使用しているが、データの提示方法には依然として不満を表明している。エディンバラ大学ロスリン研究所の ARK-Genomics 所長ミック・ワトソン氏は、Encode の定義に同意しないとブログ記事に書いている。

「しかし、科学は他の多くの分野と同様に、反対意見を持つ人々を必要とし、その人々から恩恵を受けていることを私は理解しています。機能性に関するあなたの見解は確かに私の見解とは反対ですが、少なくともあなたが成し遂げたことは、このテーマに関する議論を刺激し、すべての人に利益をもたらすことです」と彼は書き、グラウアーの論文は若い科学者にとって悪い例を示していると付け加えた。

グラウル氏は、この研究について、データ分析以外にもいくつか問題点があると指摘している。彼は、Encode のアナリストや研究者の多くが生物学者ではなくコンピューター科学者であることを嘆いた。彼は、声を上げなければならないと感じたと語った。それ以来、学生、博士研究員、その他の若手研究者から、論文の出版に感謝の意が寄せられている、と彼は語った。

「多くの人がその論調に異議を唱えるが、実際は論調こそが問題だった。私は教授であり、終身在職権を持っている。…時には私のようなベテランでないと、そうはならない」と彼は語った。「科学とは仮説を提示し、それを反証することだ。データに取り組んで分析している人の多くは、そのことを忘れている」

ホワイト氏も、論文の寄稿者の中には進化生物学の知識がない者もおり、それが誇大宣伝につながった可能性がある、つまり科学者が研究結果を誇張していた可能性がある、と同意した。また、それが反発や継続的な憤りにもつながっている可能性がある、と同氏は述べた。

「異なる分野から来た人が、自分の分野について大雑把な発言をし始めると、人々は憤慨する。彼らは自分の分野について何も知らず、大雑把な発言は間違っている」と彼は語った。

「これほど怒りに満ちた論文が修正されずに通過したことには少々驚いている。あからさまに扇動的な発言で少々度を越していたが、一方で怒りは理解できる。我々の多くが本当に怒っていた」と同氏は語った。「今、我々は、このデータが役に立つかどうかを見極める必要がある。彼らはこれを基に本当の研究を発表し始めるのだろうか。見守ろう」