このストーリーは現在、外部使用が承認されています:ノボザイム | JMP
ノボザイムズでは、科学を行うことの意味の進化
企業の統計的有効化がどのようにして、より再現性の高い研究と、変化する地球に直面したより大きな影響をもたらしたのか
____________________________________________________________________________
チャレンジ：加速する気候変動の影響には、これまでよりも大幅に革新的で、より早く到達できる科学的解決策への根本的な転換が必要です。 創造的で科学的に機敏なリーダーが指揮を執るノボザイムズは、統計的に完全に能力のある世界的な組織になるための困難な措置を講じることで、この増大する課題に答えています。
解決：新しいツールのライセンス供与だけでなく、Novozymes は JMP® と提携して、科学的実践で統計手法を効果的に使用するために必要なプラットフォーム、トレーニング、サポートを科学者に提供します。 ほんの一例を挙げると、同社の高度な科学的専門知識とさまざまな JMP 機能の組み合わせにより、Novozymes はわずか数年でバイオ燃料酵母の分野で「ゼロから世界リーダー」になることができました。
結果：データ サイエンティストの Michael Akerman 氏は、エンタープライズ データ ワークフローを JMP に統合することで、Novozymes はより迅速に、より効果的に、より高品質な製品を構築できると説明しています。 さらに、「バイオテクノロジーの未来を構築するために、より効果的な方法を使用しているため、企業としてのノボザイムズの影響力はさらに大きくなる可能性がある」と彼は言います。
____________________________________________________________________________
ヨーロッパで最も革新的なバイオテクノロジー企業の 1 つとして知られるデンマークに本拠を置くノボザイムズは、最先端の科学を利用して変化する地球の課題に取り組んでいます。 酵素と微生物の開発における同社の画期的な取り組みは、現在、生分解性洗剤から植物ベースの代替肉に至るまで、あらゆるものに見られます。
「ノボザイムズは、バイオテクノロジーの仕組みの限界を押し上げることに関して、非常に熱心な姿勢を持っています」と、同社の農業および産業バイオソリューション部門をサポートするリードデータサイエンスエンジニアのマイケル・アッカーマン氏は言う。 化学工学のバックグラウンドを持つアッカーマン氏は、ノボザイムズ社でバイオ燃料の実験からキャリアをスタートさせましたが、現在はより効果的なデータ戦略に向けた研究開発における世界的な焦点の一環として、統計実装を主導しています。
「科学をもっとデータ主導型にしたいと思っています」と彼は言います。 「科学の多くは、一度に単一の要素、さらには観察と直観に焦点を当てた古い方法で直感レベルで行われていると思います。 私たちが住んでいる世界の複雑さを考えると、それだけでは十分ではありません。」
物理実験室の限界を超えて
持続可能性に焦点を当てているノボザイムズは、これらの複雑さと、より環境に優しい未来のためにそれらを克服するために必要なイノベーションを理解する上で、他の企業よりも有利な立場にあります。 同じ精神が、最先端のデータ実践によって科学を強化しようとする深い分析変革を導きました。 アカーマン氏は、同社がバイオ燃料などの中核分野でのスループットの向上を目指していたとき、科学者たちがすでに物理実験室の仕様の限界を押し広げており、そのため科学の価値を最大化するための新しいアプローチが必要であることを経営陣が認識していたと説明した。
「世界がより複雑になり、より多くのニーズに応え、そこに住む人々のために世界を改善するために、より多くの製品を世に出す必要があるため、品質基準を維持しながら（ニーズを満たす）ことはますます困難になっています。」とアッカーマン氏は述べています。と説明します。
「ノボザイムズの科学リーダーは皆、科学をうまくやることに真剣に取り組んでいます。 彼らのほとんど全員が元科学者であり、科学組織を通じて出てきました。 彼らは科学を行うことの意味の進化を見たいと思っています。」ノボザイムズにとって、その進化は科学者がデータをどのように利用するかを再考することから始まりました。
科学に対する革新的な考え方
アッカーマン氏は、ノボザイムズ経営陣のスポンサーたちと同様、統計的アプローチには科学研究をより良い方向に変革する可能性があると強く信じている。 最終的に、より優れた科学とは、企業に価値を提供するだけでなく、世界中の人々にも価値を提供することを意味すると彼は指摘します。 その理由は多岐にわたります。
- 統計は科学の質を向上させます。 「科学にとって、現実的な方法で質問に答え、[伝統的な]実験でよくある偏見を回避できることが極めて重要です」とアッカーマン氏は言う。
- 統計によりコストを削減できます。 「製品設計を間違えると、多大な損害が発生します」と彼は説明します。 「科学者が間違いなく効果があると言っているものを開発したのに、実際にはそれが機能しないことが判明した場合、それは会社にとって多大なコストになります。」
- 統計的イネーブルメントにより、科学者は専門分野の知識を最高レベルで活用できるようになります。 生物学的システムは、分析の観点から見ると非常に複雑だとアッカーマン氏は言います。 「私たちはほとんど常に、教科書から簡単に引用できる設計に適した従来の最適化問題の制約に束縛されない研究開発の領域で働いています。」
- 統計ツールはコラボレーションを促進し、既成概念にとらわれない考え方を促進します。 「私たちは、チームの他のメンバーと簡単に共有できるような方法でデータを取得するために、研究室、データ、知識共有プロセスの多くを自動化しました。 [科学者がデータ環境に慣れてしまえば、] グループ全体が協力してデータの意味を理解できるようになるため、サイロでの作業に戻ることはありません」と彼は言います。
最終的に、Novozymes が実験を行うためのより賢明な方法、そしてそれらの実験の結果を分析して個別化し、利害関係者と洞察を伝達するためのより効果的なツールを必要としていることは明らかでした。 「キャリアの初期の頃、私は同僚と協力して効果的な実験計画を立て、より効果的な分析と視覚化を支援してきました。 これは、統計、ひいてはデータサイエンスのやり方の限界に挑戦する一環です」とアッカーマン氏は付け加えた。
「現在、すべての科学者が自分の実験を所有し、科学の世界の自分の部分を所有しているため、ノボザイムズでは統計を民主化する必要があります。 すべての実験を分析するために待機している統計学者はいません。むしろ、私たちは科学者自身の研究を分析することに依存しています。」
戦略的パートナーシップによる統計の民主化
多くの企業が科学者をサポートするために中央統計チームに頼っている中、ノボザイムズは異なる機転を利かせ、企業レベルから統計の実現に取り組んでいるとアカーマン氏は説明する。 すべての科学者には、統計的手法を研究に適用するために必要なツールとトレーニングが与えられます。
「分析するデータを渡された後、ただ報告書を（科学者に）渡すだけの別の統計チームを置くことには、多くのリスクが伴います」と彼は言う。 「ドメインの知識は絶対に不可欠です。」研究開発組織全体の統計能力を開発することで、科学者は統計を利用して自身の生物学的専門知識を強化し、最終的にはその過程でより深い製品知識を得ることができます。
もちろん、統計の民主化には 2 つの大きな課題が伴います。 まず、Novozymes は科学者に統計的アプローチを正しく実行できるようにするためのトレーニングとリソースを提供する必要があります。 第二に、リーダーシップはトップダウンで採用を推進し、新しい方法論にまだ懐疑的な科学者を説得する必要があります。
両方の課題を克服する鍵となったのは、Novozymes が JMP® と提携するという決断だったとアッカーマン氏は言います。 統計検出ソフトウェアであり、実験計画法 (DOE) の業界リーダーである JMP は、基本的なデータ視覚化から高度な関数データモデリングに至るまで、Novozymes の幅広い統計機能を提供しました。これらはすべて、ラップトップ上でコードなしで実行できる使いやすいプラットフォームにパッケージ化されています。 。
「JMP は、すべての科学者が科学的洞察を生み出すために自信を持って使用できると私が信頼できる数少ないツールの 1 つです。 すべての分析には、よく説明された合理的なデフォルトがあり、プラットフォームで何が起こっているかがわかります」とアッカーマン氏は言います。 「もちろん、JMP の視覚化ツールを使用すると、さまざまな変数がたくさんある場合でも、データをさまざまな角度から見ることが非常に簡単になります。 JMP に来てすぐに Graph Builder を好きにならない人を見たことがありません… また、すべてのドキュメントは、[ユーザー] が実行したい分析や視覚化に簡単に利用できます。」
単なるソフトウェアではなく、アカーマン氏は JMP において、Novozymes による分析の導入を大規模に推進するのに役立つパートナーシップの可能性を見出しました。 同氏によると、JMP はノボザイムズと戦略的に協力して、データ ワークフローの改善の機が熟した領域を評価し、トレーニング、リソース、JMP 専門家へのアクセスを通じて組織をサポートしてきました。
Novozymes 社の文化が統計的イネーブルメントに非常によく組み込まれているため、組織はスキルの向上からその実装を開始しました。 「我が国の科学者は全員、改善に関心を持っています。彼らは（科学的研究を）うまくやり、自分たちの方法論を改善したいと考えています」とアッカーマン氏は言う。 「しかし、たとえ誰もが最初に足から飛びついたとしても、彼らは教育システムが必ずしも科学者に期待するほど統計を重視していない場所から来ていました。」
幸いなことに、JMP は、JMP の無料オンライン コースである産業問題解決のための統計的思考 (STIPS) などのリソースや、JMP の主題専門家のアクティブなチームへのアクセスのおかげで、新しいトレーニングの展開を大規模にサポートする主要なパートナーでした。 。 アッカーマン氏は次のように述べています。「ノボザイムズの課題は、科学者に統計学の知識を身につけてもらい、新しいスキルを学ぶために必要なリソースにアクセスしてもらうことでした。だからこそ、STIPS は非常に効果的だと私は考えています。」 STIPS は、実際に行っていることに基づいて、非常に具体的な方法でスキルを向上させるための非常に優れた入り口を提供します。」
ゼロから世界のリーダーへ
重要な勝利は、統計トレーニングの需要をさらに強化し、データ駆動型科学の普及のペースを速めただけです。 これらの勝利の中で、おそらく最も劇的な成功はバイオ燃料酵母によるものでした。 酵素発現酵母の分野では比較的後発の Novozymes は、研究開発のペースを加速するために統計的変換を活用しようとしました。
同部門の初期段階で、アッカーマン氏のチームは、データ共有をスムーズに行い、コミュニケーションを容易にし、継続的な作業をシームレスにするシステムを開発するよう求められていた。 「科学者たちは、私のチームと協力し、JMP で作業し、データの実践方法を理解して、他の方法よりもデータをより効果的にするために多くのエネルギー、集中力、努力を費やしました」と彼は説明します。 主な目標は、比較的最小限のスクリプトでデータ ワークフロー全体を合理化することでした。 この自動化により、再現性の層が追加されただけでなく、実験のペースが速まり、取り組みがより協力的になりました。
結果として得られるシステム、MissionControl for Biofuel は、イベント ハンドラーを使用して菌株の構築と設計から応用研究ラボでのテストとスケールアップまでのアッセイ データを取得する JMP テーブルを備えています。 これらのデータ ストリームは、JMP スクリプトと Python スクリプトの組み合わせを通じて収集され、科学者が複雑さのレベルに関係なくデータを非常に簡単に横断して調査できる形式で展開されます。 たとえば、MissionControl の動的インターフェイス パネルには、遺伝子系統、測定された遺伝子型、製造可能性の概要、実験履歴が表示され、科学者が従来のデータ アクセスの課題を回避できるようになります。 アカーマン氏によれば、このシステムは、データ探索と、これまで不可能だった製品理解の層の構築のための豊富なユーザー インターフェイス エクスペリエンスを提供します。
「[MissionControl]は酵母科学のやり方を大きく変えるものでした。多くのゲームチェンジャーの連続であり、最終的には私たちのチームをわずか数年でゼロからバイオ燃料酵母の世界リーダーに成長させることができました。」とアッカーマン氏は述べた。と言う。
JMP 自動化によるスケールアップは指数関数的な価値をもたらします
標準化された自動ダッシュボードへのアクセスによって強化された、科学者が個別に統計手法を利用できるようになったことで、統計の民主化に対するノボザイムズの賭けは何度も報われました。 たとえ少量の自動化であっても、科学者が統計ツールを手に入れることのメリットを拡大するには重要だとアッカーマン氏は説明します。
「現在、分析を行っているすべての人々は、分析をますます高速化しようと努力し、自動化しようとし、以前に行った分析を再利用しようとしています」と彼は言います。 「そのため、私のチームは現在、科学者が（自動化を通じて）より効率的かつ効果的にデータを扱うことを支援するツールの構築に重点を置いています。」 JMP スクリプト言語 (JSL) を使用すると、特定の方法論をパッケージ化して複数の科学者に展開し、それに応じて同じ方法を再現することが容易になる、と同氏は付け加えました。 再現性があれば、実験結果の正確さへの信頼が得られる、と彼は言います。
Novozymes は、共有使用とバージョン管理を容易にする内部ツールを開発することにより、JMP アドインの構築と共有をさらに促進しました。 ユーザーは、JMP の任意のプラットフォームから JSL スクリプトを保存し、会社のイントラネットにアップロードして、社内のユーザーが数秒以内に利用できるようになりました。 さらに、自動的に更新されます。(これについて詳しくは、Akerman の 2021 Discovery Summit の講演をご覧ください。写真をアップロードするのと同じくらい簡単: アドインの自動的な構築、共有、更新。）
バイオテクノロジーの未来を築く
これらおよびその他の成功を振り返り、アッカーマン氏は、ノボザイムズの科学だけでなく、より広範な科学プロセスにおいて有意義な革新が起こるという見通しによって明らかに活気づけられています。 「科学に取り組んでいる同僚という意味でも、科学をより効果的かつ簡単に行えるようにするという意味でも、データを時を超えて共鳴させることで世界への影響を大きくするという意味でも、生活を物質的に改善できることにとても興奮しています」単なる単一の実験を超えた、より意味のある方法で」と彼は言います。
「酵素製品であれ、微生物製品であれ、より速く、より効率的に、より高品質のものを構築できれば、影響力は高まります。 [エンタープライズ分析により、] バイオテクノロジーの未来を構築するためにより効果的な方法を使用しているため、企業としてのノボザイムの影響力は増大する可能性があります。」
