生物はなぜ光るのか 〜下村脩の研究人生〜
生物発光の研究で知られる化学者の下村脩先生が2008年にノーベル賞を受賞されたのは1962年の研究で、アメリカ西海岸に浮遊するオワンクラゲから緑色に光る蛍光タンパク質GFPを単離した功績である。下村先生が単離したGFPを異種細胞に導入して発行させる事に成功したのが同時受賞したマーチン・チャルフィーである。つまり生命現象を目に見えるようにした、光る標識にした事が評価された。こちらは1992年に発表された研究である。
3人目の同時受賞したロジャー・チェンはGFPの立体構造を解明して、緑色以外の多様な人工蛍光タンパク質を作成し、複数の生命現象を同時に観察したという理由で受賞した。1994年の研究である。下村先生の研究は1962年のものだが、後の2人は90年代の研究である。
ロジャー・チェンの人工蛍光タンパク質の研究は様々な研究で利用されていき、2007年には脳回路内のたくさんの細胞を一度に可視化する方法が開発された。GFPはいまや生命科学の研究には欠かせないものとなっていて、現在はがんの転移の追跡まで可能となっている。
生物はなぜ光るのか 〜下村脩の研究人生〜
下村先生はノーベル賞の受賞記念会見で「GFPの発見は天の導きによるものであり、天は私を使って人類にGFPを与えたのではないかと思う事があります」と仰った。そして、著書では「私の研究人生を顧みると、私が選んだ道は自分で探したのではない。私は師により示された道を辿っただけである」と仰っている。
下村先生の父は職業軍人だった。将来の夢は船や飛行機の設計技師。エンジニア志望だった。高校時代、戦争が激化し、大阪から長崎県諫早市に転居した。その翌年、長崎に原爆が投下された。長崎市内では様々な施設や学校が破壊されたが、この時、長崎医科大学附属薬学専門部が諫早に移転してきて、下村先生はそこに入学した。たまたま近くに学校がやって来たから入学したというものだった。
下村先生は、大学時代には恩師である安永峻五先生に薬品をもらって1人で実験をしていた。その熱心な姿を見て、卒業後に実験助手にしてもらった。この時期にウミホタルの発光成分の合成実験をしている。とはいえ、本もない、実験器具も充分にない環境だったので、内地留学を勧められ、名古屋大学の天然物化学の研究者である平田義正先生に師事する事になる。
研究室に行った初日に平田先生から乾燥ウミホタルを見せられる。その光はルシフェリンという化合物と、ルシフェラーゼという酵素の反応で発光しているという事は当時わかっていた。平田先生は「アメリカのプリンストン大学が20年くらいルシフェリンを精製する研究をやっているが未だに成功していない。ルシフェリンの構造を決定するために、ルシフェリンを精製して結晶にして下さい」と仰った。
1956年2月、下村先生は偶然にもルシフェリンの結晶化に成功する。この時の研究成果をまとめた論文が生物発光の権威であったプリンストン大学のフランク・ジョンソン教授に読まれて、研究を誘われ渡米した。フランク・ジョンソンは下村先生に「オワンクラゲの発光物質を抽出して欲しい」と頼んだ。こうして2人の研究生活が始まった。
ルシフェリンの発光に必要なルシフェラーゼは、酸性のPH4で発光が止まって、中性のPH7で再び光り出す事を発見する。つまりクラゲの発光物質は中性のPH7であれば取り出せる。さらに偶然から、海水に多く含まれるカルシウムイオンの濃度が発光を調節する事を発見する。そして、最終的に85万匹ものオワンクラゲを採集し、発光物質イクオリンの精製に成功する。同じ年、イクオリンと双子のようにひっついている緑色の物質を単離して、その正体がタンパク質である事を突き止めた。これがGFPである。
基礎研究から応用へと広く利用されるようになったGFPだが、下村先生は「人の役に立つ事なんか考えていませんでしたよ。完全に、真理の探求です」と仰っている。