わかりやすい！科学の最前線〈01〉生き物の根幹にある核酸　安江 博

デジタル鹿砦社通信読者の皆様、はじめまして。私は現在「つくば遺伝子研究所」で所長をしている安江博です。これからこのコラムで現在私が取り組んでいる、遺伝子をはじめ最近の科学で明らかになった事実をご紹介してゆきます。

私は大学で理学を学んだあと農林水産省/厚生労働省に技官として、また、大学の職員して、国内外の研究機関で33年、化学、生物学、医学などの分野で研究を重ねてきました。私も年齢が70歳を超え、人生の集大成の時期に入ったと自覚しています。これまで得てきた知識や、最新の科学的知見をわかりやすく読者の皆さんにご紹介することは、私だけの知識を広く社会の財産とし、皆さんのお役に立てていただきたいとの思いから今回この連載を担当させていただくこととなりました。鹿砦社からは『一流の前立腺がん患者になれ』を出版したご縁もあります。

この連載はまず「核酸」についての解説からはじめます。私は色々なことを研究しており、また様々なアイデアが浮かぶので、最初の話題に「核酸」を選んだのは、必ずしも今後の連載の順番を考慮してのことではありません。その折に触れなるべく生活に身近で、でありながら最先端の情報をわかりやすくご紹介したいと思います。

では早速「核酸」のお話をはじめましょう。

生き物が、生まれて、成長して、さらに、世代を超えて進化していくうえで、その根幹となっているものは核酸と呼ばれる化学物質です。核酸は、RNA（リボ核酸）とDNA（デオキシリボ核酸）の二種類に分けられます。両者の違いは、核酸の構造体に酸素原子が入っているかいないかです。哺乳類をはじめとするほとんどの生物は、DNAに遺伝情報が蓄えられています。そしてDNAの遺伝情報が、環境の変化等に応じて、RNAに伝えられ、さらに、タンパク質に変えられて、遺伝情報が機能します。

一方DNAを持たず、RNAに遺伝子情報を格納している生き物もあります。RNAだけしか持たない生物の代表格は、一部のウイルスです。

今、話題になっている、コロナウイルスもRNAしか持っておらず、また、一本鎖であることから、ウイルスの複製過程で、変異が起こりやすい性質を有します。そのため現在、度重なる変異に対応するためのワクチンを作りなおしていく必要が出てきているのです。ワクチン接種を4回、5回と受けた皆さんもいらっしゃると思いますが、上記のようなウイルスの性質が、異なるワクチン接種を必要とさせているのです（ワクチン接種については別の問題がありますが、ここでは仕組みを理解していただくことに留めます）。

DNAは二本鎖で、鎖のお互いが相補性であることから、複製に間違いが生じても、修正されます。従って、遺伝情報を二本鎖のDNAの形でもつ生物は、細胞増殖による遺伝情報の複製、次世代への遺伝情報の伝達過程での複製において、RNAだけの生物に比べ、複製間違いが極めて低いわけです。しかし、複製間違いがないわけではなく、この間違いが、がん、遺伝病の原因となるわけです。また、世代間の複製の間違いは、長い目でみると、生物の進化となって表れてきます。

遺伝の概念は、1865年Mendelが初めて示し、その後、1900年になってオランダのde Vries、ドイツのCorrens、オーストリアのTschermakによって、それぞれ別の材料を使って独立にMendelが示した「遺伝」の概念を再度しめし、そのあと、遺伝学は概念の形で、発展しました。1953年になって初めて、WatsonとCrickが遺伝を担う物質はDNAの二重らせんであることを報告し（文献1-1: ノーベル賞）、以降、遺伝物質としてのDNA、RNAが注目され、その解析技術の開発が進められ、現在へと繋がっています。

DNA研究の軌跡については、後述することにしますが、核酸が遺伝物質の根幹であることが1953年に判明し、以降は、遺伝物質の情報解明に注力されてきました。遺伝情報はA, C, G, Tの塩基の並び方によって決まっていることから、どのようにしたら、効率よく、塩基の並びかたを調べることができるかという研究が続けられてきました。

DNAの塩基配列を調べる方法としては、1975年にジデオキシ法（文献1-2: 別名、サンガー法.ノーベル賞）、続いて1977年にマキサム・ギルバート法（文献1-3: ノーベル賞）が発表されました。1970年代終わりから1980年初めごろは、私も、塩基配列を解析する仕事をしていました。この頃は、放射性同位元素である32Pや35S用いた解析でした。塩基配列の解析する一連の操作に約3日かかり、一回の解析で、2400塩基の配列を決めていました。この一連の操作で掛かる費用が、5万円ぐらい掛かっていたと記憶しています。ここには、人件費は含まれていませんので、1000塩基当たり、約2万円となります。その後、放射性同元素ではなく、蛍光色素を用いることが可能になり、それに伴い、解析の自動化が進められました。それにより現在、塩基配列の解析は以前より安価で行うことができます。次回はヒトの塩基分析についてご紹介します。

【文献】

1-1 Molecular Structure of Nucleic Acids: A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid
J. D. WATSON & F. H. C. CRICK Nature volume 171, pages737-738 （1953）
https://dosequis.colorado.edu/Courses/MethodsLogic/papers/WatsonCrick1953.pdf

1-2 DNA sequencing with chain-terminating inhibitors
F. Sanger, S. Nicklen, and A. R. Coulson Proc Natl Acad Sci U S A. 1977 Dec; 74（12）: 5463-5467.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC431765/pdf/pnas00043-0271.pdf

1-3 A new method for sequencing DNA
A M Maxam and W Gilbert Proc Natl Acad Sci U S A. 1977 Feb; 74（2）: 560-564.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC392330/pdf/pnas00024-0174.pdf

▼安江 博（やすえ・ひろし）
1949年、大阪生まれ。大阪大学理学研究科博士課程修了（理学博士）。農林水産省・厚生労働省に技官として勤務、愛知県がんセンター主任研究員、農業生物資源研究所、成育医療センターへ出向。フランス（パリINRA）米国（ミネソタ州立大）駐在。筑波大学（農林学系）助教授、同大学（医療系一消化器外科）非常勤講師等を経て、現在（株）つくば遺伝子研究所所長。著書に『一流の前立腺がん患者になれ！ 最適な治療を受けるために』（鹿砦社）等

安江博『一流の前立腺がん患者になれ！ 最適な治療を受けるために』