【対談】 スパコン「京」が開いた分子シミュレーション研究の扉 研究から医療応用へ

河野 隆志氏（国立がん研究センター研究所ゲノム生物学研究分野長／先端医療開発センターゲノムTR分野分野長／がんゲノム情報管理センター情報利活用戦略室室長） 奥野 恭史氏（京都大学大学院医学研究科ビッグデータ医科学分野教授）

　2019年8月30日，スーパーコンピューター「京」（以下，「京」）が7年の歴史に幕を閉じた（写真）。事業仕分け，東日本大震災での部品工場被災などの困難を乗り越えて2012年から本格運用を開始。世界一の情報処理能力を誇った「京」は医療分野にも貢献を果たしてきた。

　本紙では，「京」の医療分野への利用を先駆的に行ってきた奥野恭史氏と，「京」とその後継機スーパーコンピューター「富岳」（以下，「富岳」）を利用してゲノム医療の発展をめざす河野隆志氏の対談を企画。「京」の貢献を振り返り，「富岳」利活用の展望を議論した。

写真　シャットダウンセレモニーにて電源が落とされた「京」（上）。撤去される「京」（下）。撤去後は，後継機「富岳」が設置される（いずれも，理化学研究所提供）。

奥野　先月，8月16日に「京」の運用が終了し，30日にはシャットダウンセレモニーが開かれました。今思えば，「京」との出会いがなければ私の研究者人生が今とは大きく変わっていたと言っても過言でなく，それだけに「京」とお別れするに当たり感謝と寂しい気持ちでいっぱいです。

河野　計算生命科学の第一人者である奥野先生に教えてもらいながら，「京」を使った分子動力学シミュレーションを数年前に始めて，「もっと多くのタンパク質に使えるぞ」と思っていたところなので，後継機が使えるようになるのが待ち遠しいです。

奥野　「京」の後継機「富岳」は2021年の使用開始をめざして製造が進んでいます。「富岳」の利用開始を待つこの間，この機会に，国内のスーパーコンピューター（以下，スパコン）の先駆け的存在であった「京」が医療にもたらした功績を振り返りながら，「富岳」への期待を話していきましょう。

シミュレーションは「本当に使える」という証明

河野　素人質問で恐縮ですが，「京」の計算能力のすごさを具体的に教えてください。スパコンなので，普通のコンピューターではできないほど膨大な計算ができるとは承知していますが。

奥野　「京」はその名の通り，1秒で1京（＝10¹⁶）回以上もの計算ができます。私の専門である分子動力学シミュレーションで評価すると，原子数では最大1億個，時間で言えば数十マイクロ秒のシミュレーションが可能になる計算能力です。1億個の原子数というのは，細胞内の一部の環境を再現できる規模です。

河野　それはすごいですね。タンパク質分子と水分子の相互作用なども，実際の生体内では分子動態に影響を与えます。分子単体のシミュレーションでは生体を模倣したことにはならないという課題がありました。

奥野　その点でシミュレーション精度を高くできるのが「京」のすごさです。

河野　日本癌学会など，分子生物学的な研究発表を主とする学会でも分子シミュレーションの研究成果がだんだん発表されるようになりました。これも計算精度の高さゆえでしょう。

　奥野先生はいつから「京」を用いた研究をされているのですか？

奥野　2012年，「京」の本格始動時からです。

河野　私が，肺がん等を誘引するRET融合遺伝子を見つけて発表し，がんゲノム医療に携わり始めたのと同じ年ですね。とはいえ，この時にはスパコンを使ったシミュレーションをしようなんて思ったことはありませんでした。私の知らないところで，「京」を使ったシミュレーションの基盤が整えられていったのですね。

奥野　最初は分子動力学シミュレーションが実測値と遜色ない結果を導き出せるのかを検証するところからのスタートでした。実を言うと，当初はコンピューターのシミュレーションに自信がありませんでした。個々の原子に働く力を求め，原子のダイナミクスを計算する分子動力学法を用いて，タンパク質と薬剤との結合親和性を予測するMP―CAFEEと呼ばれる方法の精度が高いとの憶測が業界にあったものの，実際に計算できるだけの能力を持つコンピューターがなく，評価されていなかったからです。

河野　「京」という計算能力が桁違いのコンピューターが登場したことで，奥野先生が実際に試してみたと。

奥野　ええ。製薬企業もシミュレーションに興味があると聞いたので，私たちのチームでコードを書いてスパコンでの演算結果を評価してみたところ，思っていたよりも実測値と近い値が出ました。「京」を用いたシミュレーションへの手応えを感じた瞬間です。

　研究成果は使われてナンボなので，多くの人に利用してもらいたい。それ以降，どんな分子に対して適用できるかや，変異の入ったタンパク質でもシミュレーションできるかなどを試していくことで，「京」を用いたシミュレーションの有用性を示してきました。

河野　汎用性の高さは，実用化をめざす上で重要ですよね。今年6月に保険収載されたOncoGuide™ NCCオンコパネルシステムの開発に携わったので，実感があります。臨床での利用をめざす以上，多くの検体で遺伝子配列を読めなければなりません。パラフィンで何年も前に固定された質の悪いDNAも，肺がんのDNAも読めるか……と同じような実験を繰り返し行っては調整し，やっと有効性が認められました。

奥野　まさに同じ感覚です。初めは1個のタンパク質でのシミュレーションでした。成