「ノーベル賞 10億人を救った薬 」より。
大村智氏が着目した「放線菌」について取り上げます。
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ノーベル生理学医学賞 大村智氏が着目した「放線菌」とはどんな微生物？
THE PAGE 10月10日(土)15時30分配信
10月5日に発表されたノーベル生理学・医学賞。寄生虫による感染症に有効な薬を発見した北里大学・特別栄誉教授の大村智博士が受賞しました。 記者会見で大村博士は「私の仕事は微生物の力を借りているだけ」と謙遜して話していました。
大村博士が研究対象にしたのは、微生物の仲間である「放線菌（ほうせんきん）」。抗生物質をはじめとして、薬となる様々な物質をつくることが知られています。
では、どのようにして放線菌から新しい薬が開発されるのでしょうか？ この記事では、一般的な方法と、近年注目される新しい開発方法を紹介しましょう。
■「放線菌」とは？
放線菌は、細菌のグループの一つです。糸のような形となることが多いことからその名がつけられました。この放線菌は、私たちの周りのいたるところにすんでいます。大村博士がゴルフ場の土から発見したことが話題になったように、その多くは土の中に生息しています。
放線菌が細菌の中でも注目されるのは、薬として使える有用な物質を多くつくるからです。放線菌がつくる物質には、自分が生きる上では必ずしも必要ではないけれども、他の生物にさまざまな影響（たとえば別の細菌を撃退する）を与える物質がいくつかあります。
私たち人類は、放線菌がつくる有用物質を薬として利用してきました。たとえば、結核の治療薬として多くの人命を救ったストレプトマイシンもその一つです（貢献したワックスマン博士は1952年にノーベル生理学・医学賞を受賞しています）。
■放線菌からどうやって薬を見つけるの？
「放線菌を見つけ、薬の候補となる物質を絞り込む」ところまでの流れをご紹介しましょう。大きく分けると、（1）放線菌を育てる、（2）効果を調べる、（3）目的の有用物質をとりだす、の3つの段階に分けられます。
（1）放線菌を育てる
土のなかには、さまざまな種類の細菌がすんでいます。その細菌の集団から放線菌を一つ一つ分けて育てることが最初に必要です。採取した土を寒天培地に振りかけて、放線菌が生育するのを待ちます。うまく放線菌だけが生育するように、土を加熱・乾燥させたり（放線菌は胞子を作るため熱に強い）、放線菌が栄養として好む「腐植酸」という物質を培地に混ぜたりしています。
土を寒天培地に振りかけてから数日すると、カビのような小さなかたまりがたくさん現れます。それぞれのかたまりが1個の放線菌が増えてできたものです。
かたまりを一つ一つ新たな寒天培地に移し替えると、次は液体の培地で育てます。増えた放線菌からは、薬のもとになり得る化学物質が培地の中に出てくることもあります。
（2）効果を調べる
培地の中には、有用物質が含まれているかもしれません。どれが役に立つかを調べる方法を「スクリーニング」といいます。
たとえば、大腸菌などの細菌を用いた方法があります。まず、（1）で放線菌を育てた培地を小さな紙にしみこませます。この紙を、大腸菌を生やした寒天培地の上に並べます。もし、大腸菌を殺す働きをもつ化学物質があれば、紙の周りでだけ大腸菌の生育が抑えられるはずです。このようなテストをさまざまな生物に対して行ったり、化学的な性質で分けたりすることで、有用物質をつくる放線菌の候補を見つけます。
一見すると、「（たとえば、大村博士が開発した）寄生虫に効く薬を選ぶには、寄生虫だけでテストをすればよいのでは？」と思われるかもしれません。しかし、さまざまなテストを総合的に行うことで、予期せぬ成果を得られることが多々あります。このような手法は「ランダムスクリーニング」とよばれ、日本が世界をリードする技術です。
（3）目的の有用物質を取り出す
薬につながる研究をするためには、できるだけ純粋な物質がほしいところです。別の物質が混ざったままだと、予期しない副作用が出てしまうこともあります。そこで、有用物質が含まれる培地を成分ごとに分ける作業を行います。
主に使われるのは「クロマトグラフィー」という技術です。クロマトグラフィーは、化学的な性質の「篩（ふるい）」のようなもので、物質がもつ色々な性質によって一つ一つ分けることができます。純粋にして、ようやく薬の候補としての研究がスタートするのです。ここまでたどり着くまでに数年かかることも普通です。
■放線菌は可能性を秘めている
このようにして放線菌から得られた化学物質は数千種類におよびます。いまだに新たな化学物質が報告されますが、近年は減少傾向にあります。
そこで、放線菌の可能性をうまく引き出すことで新たに薬の候補を見つける研究も進められています。放線菌の研究者である東京大学生物生産工学研究センター・准教授の葛山智久博士に聞きました 。
――放線菌から新たな物質を見つける方法にはどのようなものがあるのでしょうか？
今までに得られた放線菌のゲノム（遺伝情報）に着目すると、1つの放線菌につき20個～30個の有用物質をつくる遺伝子群が見つかります。しかし、実際に得られた有用物質は数個しかありません。研究室で培養しているだけでは条件が悪いために、これらの遺伝子群が働くことなく「眠ったまま」なのかもしれません。
そこで、「眠っている遺伝子」を起こす方法が研究されています。例えば、放線菌に抗生物質を与える方法です。抗生物質をある濃度で与えると、放線菌は死にます。しかし、濃度を高くしたり低くしたりすると、遺伝子に突然変異が起きた放線菌が生き残り、その結果、眠っていた遺伝子のスイッチが入って、新たな物質をつくるように変化することがあります。
別の方法として、ある放線菌の遺伝子群を、別の放線菌に入れる方法も試しています。これを「異種発現」といいます。大村先生が発見したエバーメクチンをつくる放線菌「ストレプトミセス・エバーミチリス（Streptomyces avermitilis）」に他の放線菌の遺伝子を入れるのです。ストレプトミセス・エバーミチリスは、薬の生産のために工業的に使われているので、有用物質の生産能力が高くなるよう改良されているのです。研究室では、人工的にエバーメクチンをつくらないようにした株に別種の放線菌の遺伝子群を入れることで、新たな物質の発見を目指しています。
――なるほど、新しい方法もいろいろ検討されているのですね。ありがとうございました。
■放線菌を“信じて”
ここまで、放線菌から薬を開発する方法について、紹介してきました 。大村博士は放線菌がもつ力を巧みに利用して、多くの人を救う薬を開発しました。私は、今回の受賞を聞いて、ある先人の言葉を思い出しました。発酵学の世界的権威であった故・坂口謹一郎博士は「微生物にお願いして裏切られたことがない」という言葉を残しています。その精神は、大村博士をはじめとする日本の研究者に脈々と受け継がれています。大村博士がおっしゃるように、微生物に対して謙虚な気持ちで向き合えば、きっと今後も私たちの役に立つ贈り物を与えてくれるはずです。
◎日本科学未来館 科学コミュニケーター 志水正敏（しみず・まさとし）
1986年、熊本県生まれ。温泉に生息する細菌の研究で、東京大学大学院農学生命科学研究科を修了。2013年より現職。
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気が遠くなるような地味な研究とはいえますが、私的には大変意義のある面白そうな研究だと思っています。
放線菌の出す物質（マクロライド系物質）からは殺虫剤、殺ダニ剤も作られていて、環境に与える影響が比較的低い農薬として普及しています。偶然なのかもしれませんが、名前も「エマメクチン」、「ミルベメクチン」などと今回受賞の理由となった薬と似ています。
他にも放線菌には、植物に害を与えるカビ（真菌類）の増殖を抑える働きがあり、土壌中に放線菌の餌となるカニガラなどのキチン質を鋤き込むと土が良くなると言われています。
その逆に、カビが細菌の増殖を抑えたり（ペニシリン等）することもあるし、ネギ属の根からは水虫の薬としても使われているネギ属の根圏に住む細菌が抗真菌物質を分泌するなど、土壌というのはそれだけで複雑な生態系を作り上げています。もちろん、ミミズや昆虫、ダニなども土壌の生態系の一員です。
土壌というものは、放線菌以外にもいろいろ未知の部分、可能性を秘めた部分があると思います。
天然のものから薬になるというと漢方をイメージするけれど、植物や、微生物から作られた薬はけっこう多いですね。抗がん剤でも多くが天然物の研究から合成されています。
