ウイルス学

世界初のウイルス分離・結晶化 未来の地球生命への影響を予見か

スタンリー, ウェンデル・メレディス(1904~1971年、生化学・ウイルス学、米国)

 新型コロナ・ウイルスやインフルエンザ・ウイルスなど、感染症の病原体「ウイルス」は本来がラテン語で「毒、毒液」という意味だ。

 ウイルス(※植物ウイルス)の世界初の発見は、現在のウクライナ~モルドバ地域で流行したタバコモザイク病を1887、1890年に調査したロシアの微生物学者ドミトリー・イワノフスキーによる。その病気はタバコの葉の色が斑(まだら)状態になり生育も悪くなるもので、イワノフスキーは同病の病原体が「細菌ろ過器」を通過しても感染性を失わないことを発見し、1892年に記事に発表した(論文発表は1902年)。

「ウイルス」の言葉の使用は、1898年にドイツのフリードリヒ・レフラーとパウル・フロッシュが、ウシの口蹄疫の病原体のことを「ろ過性ウイルス」と呼称し(※最初の動物ウイルスの発見)、オランダのマルティヌス・ベイエリンクも同年、ろ過器を通過したタバコモザイク病の病原体を「生命を持った感染性のウイルス」と呼んだのが最初だ。

 これらの「ろ過器」「ろ過性」とは、フランスの細菌学者ルイ・パスツールの助手(後にパスツール研究所副所長)を務めたシャルル・シャンベランが1884年に、細菌(バクテリア)を除去したろ過水を得るために作った「素焼きのろ過器」(パスツール・チェンバーランド・フィルター)のこと。素焼きには細孔があり、それよりも大きな細菌をこし取るが、小さな病原体(ウイルスなど)や細菌の毒素などは通り抜ける。そのろ過器が世界に普及し、ウイルス学確立の基礎となった。

 なお、ヒトの病気で「ろ過性」(ウイルス性)と分かった最初の病原体は「黄熱病ウイルス」だった(1901年)。その3年前に、細菌学者の野口英世(1876~1928年)は黄熱病ウイルスに感染し亡くなった。

 その後1920年代には、開発された超遠心分析機によって、特定の種類のウイルスは特定の大きさを持った均一な粒子であることが分かり、タバコモザイク病ウイルスの分子量や大きさも明らかになった。1932年には電子顕微鏡(透過型)がドイツのクノルとルスカによって発明されたほか、ウイルスが透過できないほどの細かなフィルターも開発されるようになった。

「ウイルスはタンパク質に違いない」とにらみ、その通りに正体を暴いたのが米国の生化学者で、1932年からロックフェラー研究所の研究員となっていたウェンデル・スタンリーだった。

 スタンリーは1935年に、タバコモザイク病ウイルスの分離・結晶化に取り組んだ。結晶とは分子が規則正しく三次元的に並んだもので、タンパク質も規則正しく並べば結晶となり、精製して化学分析ができるはずだ。

 スタンリーは、タバコモザイク病にかかったタバコの葉の抽出液を硫安(硫酸アンモニウム)で沈殿させてウイルスを分離し(取り出し)、結晶化することに成功した。※結晶と言っても、鉱物のように硬くはなく、タンパク質でできた結晶の半分は水でできているため、やわらかくて壊れやすいものらしい。

 スタンリーが約1トンのタバコ葉から得た結晶はスプーン1杯よりも少量だったが、結晶を水に溶かして健康な葉に塗るとすべてがバコモザイク病になり、病変はどんどん葉に広がった。化学分析の結果、タバコモザイク病ウイルスはタンパク質の他に、核酸から成ることが分かったという。

「まさか、生命体のウイルスが結晶化するなんて」と人々は驚いたが、スタンリーの研究結果をきっかけに「結晶化するかしないか」が生命と非生命を区別する基準ではなくなった。1939年にはタバコモザイク病ウイルスの最初の電子顕微鏡画像が得られ、その後、バクテリオファージや動物ウイルスも単離精製されるようになった。

 タンパク質の結晶化については、スタンリーの以前に、米国のジョン・ノースロップが1919年に消化酵素「ペプシン」や「トリプシン」「キモトリプシン」などを結晶化し、1926年には米国のジェームズ・サムナーもナタ豆から酵素「ウレアーゼ」の結晶化に成功している。それらの業績により、スタンリーら〝結晶化3人組″はそろって1946年にノーベル化学賞を受賞した。

 その後、スタンリーは1948年からカリフォルニア大学バークレー校の生化学教授となり、新設のウイルス研究所の所長を務めた。1969年に同所長を退任後も、ウイルス学の研究やがん研究の進展にリーダーシップを発揮した。1970年には第10回国際がん会議会長に選ばれ、1971年6月には腫瘍ウイルスについての科学会議への出席と大学での講演のために、夫婦でスペイン・サマランカを訪れたが、心臓発作のために現地で亡くなった。

「ウイルスは、よくも悪しくも、すべての生命の改変の鍵を握っている。それらは生命の秘密、生物進化に対するがん問題の解決、遺伝の理解と制御、そしておそらく、未来のすべての地球生命のあり様(よう)に関わる鍵だ」

 今の地球の状況を予見するかのように、スタンリーは1956年に語っていた。