20年前、ヒトゲノムの解読は数十億ドル規模の国際プロジェクトでした。今では、数ドルで月末までに愛犬のゲノムを解読してもらえます。これは遺伝学が私たちの生活にどれほど急速に浸透したかを物語っていますが、技術の飛躍的な進歩にもかかわらず、研究室でのプロセスは依然として少々面倒な場合があります。
誰かの遺伝子コードを解読する前に、まずサンプルを用意しなければなりません。そして、そのサンプルは適切な方法で準備されなければなりません。これは比較的退屈なプロセスであり、ゲノム配列解析のより派手な応用（例えばマンモスの蘇生など）に取って代わられ、しばしば脇に追いやられてしまいます。しかし、Volta Labsはまさにこの分野に新たな焦点を当てようとしています。
2018年に設立されたVolta Labsは、MITメディアラボからスピンアウトしたスタートアップ企業で、DNAサンプル調製のためのプログラム可能なアプローチの開発に注力しています。チームは、遺伝子サンプルの準備プロセスを自動化できるデスクトップサイズの装置の開発を進めています。
「20年前は世界全体でヒトゲノムの解析は不可能でした。しかし今では、生物学者ではない私でも、実験台で1日か2日でヒトゲノムの解析が可能です。しかし、サンプル準備の手順を見てみると、依然として大きく遅れています。ほとんど放置されていると言ってもいいでしょう」と、CEO兼共同創業者のウダヤン・ウマパティ氏はTechCrunchに語った。
Voltaの装置の誕生秘話は、ウマパティ氏がMITで大学院論文に取り組んでいた2015年に遡ります。「流体の移動、混合、加熱に関する既存の技術が時代遅れであることに気づいたのです」と彼は言います。「生物学を大規模に行うには、生物学のための自動化を根本から構築する必要があることに気づきました。」
DNAサンプル調製プロセスは、血液、唾液、あるいは植物組織などの生物学的サンプルから始まります。そこから一連の酵素反応と化学反応が起こり、DNA分子が抽出されます。その後、DNA分子はシーケンサーで「読み取る」ことができるように操作されます。これらの反応は、液体操作ロボットによって行われますが、場合によっては手作業で行われることもあります。
Voltaは、ウマパティ氏が「デジタルフルイディクス」と呼ぶ、エレクトロウェッティングの一種を用いてこのプロセスを自動化します。これは、グリッド上に配置された電極の配列を使用し、各電極は充電または放電することができ、液体の滴を正確に配置できる迷路のようなものを作り出します。
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ウマパティ氏は、適切なプログラミングにより、磁場を使用してサンプルから特定の分子を抽出し、さらに分析するなど、より複雑な方法で液体を操作できるプラットフォームが実現できると確信している。
こうした機能にもかかわらず、この装置は小型であるはずである。ウマパティ氏の目標は、この装置をノートパソコンほどの大きさに抑えることだ。
ウマパティ氏は、「デジタル流体工学」が生物学分野にもたらす可能性に気づいた最初の人物ではありません。実際、イルミナは長年にわたりこの種の技術に興味を抱いてきました。
2013年、イルミナは2004年設立のAdvanced Liquid Logic社を買収しました。同社は既に次世代DNAシーケンシングの準備作業にデジタルマイクロフルイディクスを応用する研究を進めていました。2015年には、イルミナはDNAライブラリーサンプル調製製品の独自バージョン「NeoPrep」の発売を試み、4～5日かかるプロセスを1台の装置に統合し、30分で作業を完了できるようにしました。しかし、2020年に発表されたエレクトロウェッティング業界に関するレビュー論文の著者らが指摘しているように、この装置は2017年に「理由非公開で製造中止」となりました。
2017年のNeoPrepの終了がVolta自身の商業化プロセスに大きな影響を与えるかどうかは定かではない。しかし、イルミナはまだこの構想を具体化していないようだ。
Voltaは木曜日に、2,000万ドルのシリーズA資金調達ラウンドを発表しました。このラウンドはMaverick Venturesがリードし（Maverickは以前のシードラウンドもリード）、Khosla Ventures、Casdin Capital、E14 Fundsが参加しました。参加者には、Illuminaの共同創業者であるJohn Stuelpnagel氏、23andMeのCEOであるAnne Wojcicki氏、Kapa Biosystemsの創業者であるPaul McEwan氏といった遺伝子研究分野の著名人も名を連ねています。McEwan氏は、Roche Sequencing Solutionsでシーケンシングサンプル調製プログラムを主導してきました。
ここで当然の疑問が浮かぶ。ボルタの装置は実際に存在するのだろうか？ ウマパティ氏によると、すでに4つのパートナーが所有し、現場で試験を行っているという。ウマパティ氏はパートナーの名前は明かさなかったものの、簡単に説明してくれた。
一社はがん治療と神経疾患に焦点を当てた企業で、Voltaの技術を用いてDNA抽出プロセスを開発しています。もう一社はRNA応用の研究機関です。三社目は「ゲノムセンター」だと彼は言います。四社目は合成生物学に関心を持つバイオテクノロジー企業です。
同社の目標は、6月に開催されるAGBT Genomicsカンファレンスで「限定トライアル版」を発売することです。その発表会で、ウマパティ氏は「ゲノムセンター」で実施されている試験プロジェクトのデータも発表する予定です。彼は2023年に商用製品を完成させたいと考えています。
急速に成長を続けるゲノミクス業界は、Voltaが参入する余地があるかもしれない。ヒトゲノム計画の一環としてヒトゲノムの配列解析には30億ドルの費用がかかった。今日では、同じプロセスを約600ドルで再現できる。マッキンゼーの2020年遺伝子産業分析では、ゲノム配列解析のコストは10年以内に100ドルを下回る可能性があると推定されている。
こうした背景から、サンプル準備のボトルネックは明白に思えます。ここでより大きな疑問となるのは、なぜゲノムシーケンシングの大手企業がまだ解決策を見つけていないのかということです。
答えの一部は、既に試みられていること、そしてロシュ社のような企業には、ウマパティ氏が目指す統合システムとは対照的に、シーケンシング準備パズルの小さなピース一つ一つを個別に処理する機器が存在することにある。しかし、ウマパティ氏が主張する答えは、既存のシーケンシング技術は既にフルタイムの仕事になるほど複雑であるというものだ。
「私たちが今日構築した技術は、サンプル調製そのものと同じくらい複雑です。そのため、多くのシーケンシング技術企業にとって、コア技術の確立自体がすでに大きな課題となっていました。」
今後、Volta社は、比較的複雑な化学反応をこれほどコンパクトな装置内で操作できることを証明しなければなりません。このニッチな分野に真に適合できることを証明するには、現在よりもはるかに多くのデータを公開する必要があります。4社の顧客との機密試験と未発表データだけでは不十分です。
しかし、もし実際に成功すれば、Voltaはすでに活況を呈している業界の台頭に加わることになるかもしれない。今回のシリーズAラウンドで、Umapathiは製造計画を概説し、商業化能力の構築に着手する予定だ。
「来年の商業化に向けて、多額の資金が製品戦略と商業化、あるいはチームの構築に投入される可能性が高いと思う」と同氏は語った。
