飛行機を自転車で追いかけた少年が、ヒトゲノムを解読するまで

『生命の暗号』(2007年)は、現代の最も偉大な科学的業績のひとつであるヒトゲノムの解読に中心的な役割を果たした、著名な米国生化学者・遺伝学者クレイグ・ヴェンターの自伝です。この要約では、彼の研究を突き動かした個人的な経験や、その手法が科学界から激しく批判された時期についても紹介します。

この要約から得られること:今世紀を代表する科学者の一人の人生と業績を知る

現代の最も偉大な科学的業績のひとつと言えば、自由奔放なアメリカ人、J・クレイグ・ヴェンターによるヒトゲノム解読でしょう。しかし、いったい何が人をこれほど壮大な課題に挑ませるのでしょうか?彼はいかにして不屈の野心を育み、その驚くべきブレイクスルーとその先に至るまで、何がモチベーションを燃やし続けたのでしょうか?

この要約では、ヴェンターの人生がどのように展開したか――遊び心にあふれた創造的な子ども時代から、反抗的な態度、科学界での急上昇までを語ります。この要約で学べることは:

  • サメの襲撃がヴェンターの命を救った経緯
  • ヒト遺伝子の迅速な同定が彼を論争の中心にした理由
  • ヒトゲノム解読後にヴェンターが取り組んだ驚くべき海洋プロジェクト

幼少期、ヴェンターはリスクを負い、挑戦し、何かを作ることが大好きだと気づいた

クレイグ・ヴェンターの幼少期で最も鮮明な記憶は、自由さです。1946年に生まれたヴェンターは、カリフォルニア州サンフランシスコの南15マイルにある小さな町ミルブレーで育ちました。子どもの頃、両親からよく「遊びに行っておいで」と言われていました。この自由な環境の中で、ヴェンターは後に自身を形作る三つの性格特性を見出していきます。

幼いヴェンターはリスクを負って挑戦することが大好きでした。お気に入りの遊び場のひとつが地元のサンフランシスコ国際空港で、飛行機が離着陸する様子を眺めていました。50年代の空港は今とはまったく違い、警備も監視カメラも柵もありませんでした。友達と一緒に、滑走路で飛行機と競争することを思いつきます。飛行機が離陸のためにタキシングを始めるのを待って、自転車に飛び乗り、どこまでも一緒に走り抜けるのです。パイロットが管制塔に通報し、空港警察が出動することもありました。

しかし、滑走路はターミナルから遠く離れていたため、少年たちはいつも簡単に逃げ切れました。また、幼い頃から顕著だったもう一つの特徴は、とにかく何かを作りたいという飽くなき衝動です。最初の頃は、小さくても凝ったトンネルや砦(とりで)がほとんどでした。学校の勉強にはまったく興味が持てず、得意でもなかったヴェンターは、実践的なことをしたがっていました。そこで中学1年生の時、中学校の野球場に電光掲示板を作りました。木工の授業では、家具を作る代わりに、時速60マイルの速度記録を持つ新設計のモーターボート、複雑な水上飛行機を製作したのです。

若きヴェンターは、一から何かを作るための材料を手に入れるためなら何でもしました。1967年、20歳の時、ヴェンターはベトナム派遣を免れませんでした。しかし、IQテストで142という立派なスコアを記録したため、衛生兵学校への進学という選択肢を与えられました。

ベトナム戦争で海軍衛生兵となったことが、医療訓練となり、生命への理解そのものを変えた

これによって戦闘任務を避け、代わりに軍医療部隊の下士官である衛生兵として勤務することができました。ベトナムのダナンにある海軍病院で医療に従事したことで、ヴェンターは多くの医療技術を身につけました。ヴェンターは上級衛生兵として集中治療病棟に勤務し、地雷、銃弾、ナパーム弾の犠牲者をケアしました。その後、皮膚科・感染症診療所に加わり、マラリアから腫瘍、性感染症まで、さまざまな疾患に対処しました。性感染症は、売春が蔓延していたベトナムの兵士たちの間で、ほとんど伝染病のような状態でした。

ヴェンターは地元のダナンの孤児院でも子どもたちの治療にあたりました。妊娠から害虫駆除、大きな怪我から骨折まで、あらゆることに対処しました。ベトナム戦争での経験は、人間がいかに脆い存在かを彼に深く教えました。何百人もの兵士が死ぬのを目の当たりにし、しばしば心臓マッサージをしたり、人工呼吸で息を吹き返そうとしている最中に息を引き取ることもありました。重傷を負いながら生還した患者たちは、精神力と意志の力が生死を分けることを教えてくれました。この過酷な任務はやがてヴェンター自身を蝕み、ベトナムに5か月いた頃、彼は自分の命を絶とうと決意しました。

彼は恐怖から逃れようと海に向かって泳ぎ出し、疲れ果てて溺れてしまおうとしました。しかし、代わりにサメに襲われ、結局は岸まで泳いで戻ることになりました。ベトナムは、ヴェンターが生命を理解したいという科学的衝動の原点となりました。生命の脆さを体験した彼は、生命の本質そのものを理解したいと強く願うようになったのです。

カリフォルニア大学で、ヴェンターはめざましい科学研究のキャリアをスタートさせた

ベトナムで精神、肉体、魂のどん底を経験した後、ヴェンターは自分の教育に全エネルギーを注ぎました。これまでの学業成績はパッとしなかったため、1969年初めに学校に復帰し、サンマテオ・カレッジの授業に登録しました。学校での努力は報われ、3学期すべてでオールAを取得し、カリフォルニア大学サンディエゴ校(UCSD)に生化学を学ぶために合格しました。ヴェンターはすぐに研究を始め、科学雑誌に研究成果を発表するようになります。

優れた学業成績と異色の医療経歴のために、ヴェンターは著名な生化学者で酵素学の権威であるネイサン・O・カプランの目に留まりました。カプランはヴェンターに、研究プロジェクトのアイデアを考えるよう勧めました。ヴェンターはアドレナリンによる「闘争・逃走反応」を研究したいと考えました。一説ではアドレナリンは人間の細胞内で働くとされていましたが、ヴェンターはそれが実際には細胞表面で働くことを証明できました。まだ学部生だったヴェンターは、この発見に関する論文を権威ある学術誌『米国科学アカデミー紀要(Proceedings of the National Academy of Science)』に投稿しました。

大学院の2年間で、ヴェンターは質の高い学術誌にさらに11本の論文を完成させ、発表しました。これはほとんどの博士課程の学生が5年で達成する量をはるかに上回るものでした。1975年、ヴェンターは生化学の博士号を取得しました。この時期に、科学コミュニティに紹介されることになります。大学生活を通じて、ヴェンターは自分が共に働いている科学者のレベルの高さに驚かされました。カプランの著名な友人が大学を訪れると、彼はパーティを開き、ヴェンターを招待して、カール&ガーティ・コリ夫妻(1947年ノーベル賞受賞者)、エフライム・カツィール(生化学者で元イスラエル大統領)、大学総長のウィリアム・マッケルロイといった科学界の大物たちに引き合わせてくれたのです。

米国国立衛生研究所(NIH)で、ヒトゲノム全体の解読という構想に初めて触れた

キャリアの次の段階をスタートさせるために、ヴェンターが選んだのはニューヨーク州立大学バッファロー校で、そこで博士研究員としてジュニア・ファカルティのポジションを得ました。しかし、常勤職への就任を拒否されたため、バッファローを去る決断を下します。1983年、アメリカの医学研究の中心地である米国国立衛生研究所(NIH)で研究を続ける機会を提供されました。このオファーが、ヴェンターの人生と彼の科学研究の方向性を変えることになります。

NIHで、ヴェンターは分子生物学の分野に進み、遺伝子を扱う分子生物学の一分野である、当時黎明期にあったゲノム科学(genomics)に入りました。そこはヴェンターにとって科学的な天国でした。研究室の設立と設備のために数十万ドルが与えられ、年間予算は100万ドルを超えていました。さらにNIHのキャンパスには、アメリカ屈指の研究者が何百人もおり、共同研究もできました。NIHで、ヴェンターは自身のキャリアにおいて最初の分子生物学論文を執筆しました。彼のチームはアドレナリンを認識する役割を持つ遺伝子を発見したのです。ゲノム科学への参入とともに、ヴェンターはヒトゲノム全体を解読するという構想にも出会いました。

遺伝子はDNAの領域であり、DNA自体がすべての生物学的情報を格納しています。遺伝子を解読(シーケンシング)するということは、その遺伝子を構成する化学的な構成要素の正確な順序を決定することを意味します。ヴェンターは当時10万個と推定されていたヒト遺伝子のうち、たった一つのアドレナリン受容体遺伝子を解読するのに約10年を費やしていました。したがって、ヒトゲノム全体を解読するという考えが、当時のほとんどの科学者にとって不可能だと思われていたのも容易に想像できます。しかしヴェンターは、すべてのヒト遺伝子の塩基配列を示すデータベースを持つという考えに、たちまち魅了されました。

遺伝子の特許取得を試み、民間の研究所で研究を続けたことで、ヴェンターは物議を醸す科学者となった

ヴェンターは、ヒトの遺伝情報すべてを含むヒトゲノムの秘密を解き明かすという考えに取り憑かれていました。しかし、ゲノム科学を一変させる可能性があると彼が考えるブレイクスルーを達成した時、彼は突如として激しい論争の中心に立たされることになります。NIHで、ヴェンターはヒト遺伝子を迅速に同定する技術を開発しました。この技術は、遺伝子についての手がかりを得るために使用できるDNAの短い断片である、発現配列タグ(EST: Expressed Sequence Tags)を検出するものです。

新たに同定された遺伝子の特許取得を試みたことで、ヴェンターは物議を醸す科学者となりました。彼のアプローチは遺伝子発見とヒトゲノム理解に計り知れない価値があると確信していました。NIHと共に、ヴェンターはESTに基づいて同定した遺伝子の特許を取得しようと決断しました。この試みは大きな批判の波を引き起こし、彼をたちまち科学界における分裂的な人物にしました。批判者たちは、ヴェンターがヒト遺伝子の包括的な特許取得を試みており、そもそも特許を取るべきではないと主張しました。『ニューヨーク・タイムズ』紙は、ある研究者の言葉を引用して、ヴェンターの手法を「手っ取り早く荒っぽい土地の奪い合い」だと評しました。

ゲノム研究への取り組みに対して十分な支援が得られないと感じたヴェンターは、NIHを離れ、民間の研究所で研究を続けることにしました。1992年にNIHを去ります。NIHの官僚主義に足を引っ張られずに、EST法の可能性を実現するためにゲノム科学の規模を拡大したかったのです。その後、ヒューマン・ゲノム・サイエンシズ(HGS)という企業から、彼の研究に資金を提供し、発見を市場化するという申し出を受けました。これにより、彼は自らの研究所、すなわちゲノム研究所(TIGR: The Institute for Genomic Research)を設立することが可能になりました。しかし、他の研究者たちは、ヒトゲノムが私的投資家によって独占され所有される可能性を恐れ始めました。

ヴェンターは生きている種として初めてゲノムを解読し、ヒトゲノム解読の先駆者の一人となった

ヒトゲノム解読への道のりの中で、ヴェンターは特筆すべき成功を収めました。それは、生きている生物種として初めてゲノムを解読したことです。ヴェンターはゲノムを解読する新しい方法を開発していました。彼はこの方法を「ショットガン・シーケンシング」と呼びました。ゲノムを何千ものDNA断片に断片化し、それによってより簡単に分析できるようにするからです。しかし、ヒトゲノム全体のように複雑なものを解読する際に、この方法はうまく機能するでしょうか?

それを確かめるために、ヴェンターは試験場を必要としていました。彼はインフルエンザ菌(H. influenzae)のゲノム解読を選択し、ショットガン・シーケンシング法が適切かどうかを検証することにしました。結果は適切でした。1995年、ヴェンターはH. influenzaeの全ゲノムの解読に成功しました。それは歴史的な瞬間でした。

ヴェンターは生きている種の全遺伝暗号を初めて解読した人物となりましたが、それで止まりませんでした。H. influenzaeのゲノム解読は大成功でしたが、ヴェンターの研究に資金を提供することが期待されていたヒューマン・ゲノム・サイエンシズ(HGS)は、次第に資金援助に消極的になっていきました。HGSはヴェンターの研究成果を商業化したいと考えていたため、発表する権利をめぐって対立が生じました。ヒトゲノム解読が本格的に始まる前に、ヴェンターはHGSとの関係を解消しました。しかし、ヴェンターにはヒトゲノムを解読する別のチャンスが訪れました。

彼は、米国のバイオテクノロジー企業パーキンエルマーの新しい子会社セレラを設立するというオファーを受けました。セレラは、科学的発見を支援するために、完全なヒトゲノムの高品質なデータベースを提供することを目指していました。しかしセレラは最終的に、ヒトゲノム解読の取り組みにおいて、公的資金によるヒトゲノム計画(HGP)と競合することになります。

ホワイトハウスでヒトゲノム解読を発表し、その業績への評価はすぐに訪れた

2000年、セレラとHGPは共同でヒトゲノム全体の解読に成功したと発表し、その驚くべき業績の中心にはヴェンターがいました。2000年6月26日は、おそらくヴェンターの人生で最も重要な日でした。ホワイトハウスで、彼はビル・クリントン大統領と会見し、長年の科学研究努力が成功のうちに終わったことを世界に告げました。その運命の日、ヴェンターとヒトゲノム計画(HGP)のフランシス・コリンズは、ホワイトハウスで共同でヒトゲノム全体の解読を発表したのです。

ヴェンターのセレラでの研究努力と並行して、HGPもまたヒトゲノムの解読を目指していました。しかし、HGPの研究者の多くは、ヴェンターのショットガン・シーケンシング法がヒトゲノムに本当に適しているとは信じていませんでした。しかし、ヴェンターとコリンズが一緒にホワイトハウスに招待され、米国大統領ビル・クリントンと英国首相トニー・ブレアの立ち会いのもと、彼らの歴史的な科学的業績を発表することになった時、この競争は終結したと宣言されました。ヴェンターと彼のチームは常にHGPよりも進んでいると考えていましたが、競争が終わったことに安堵しました。2000年6月のホワイトハウスでの聴衆は、著名な政治家やゲノムコミュニティの主要な貢献者で構成されていました。科学の成功に対する評価は、すぐに次々と訪れました。

ヴェンターはサウジアラビアに赴きキング・ファイサル国際科学賞を受賞し、ウィーンでは元ソビエト大統領ミハイル・ゴルバチョフから世界保健賞を受賞しました。世界中のトップ大学から多数の名誉学位を授与され、パウル・エールリッヒ・ルートヴィヒ・ダルムシュテッター賞も受賞しました。日本からは武田賞、カナダからはガードナー国際賞という、いずれも科学における著名な賞を受賞しました。では、このような大成功の後には何が来るのでしょうか?最後の要約で、ヴェンターが新たな科学的目的を見出した場所を見てみましょう。

現在ヴェンターは、海洋のゲノムを読むことと、合成生物の創造に科学研究を捧げている

ヒトゲノム解読後、ヴェンターは新たな目的を探し求めていました。彼は人生における二つの大きな愛、科学と航海を組み合わせたプロジェクトに注意を向けました。現在ヴェンターは、海洋のゲノムを読むことに科学的努力を捧げています。私たちが毎年大気中に排出している数十億トンの二酸化炭素が地球の気候パターンを変えていることを知っていたヴェンターには、現代の生活がいずれ持続不可能になることは明白でした。

しかし彼は、単に石油やガスの使用量を減らしたり、ソーラーパネルを設置したりする以上のことをしたいと考えていました。ゲノム科学には何か独自の貢献ができると感じていました。ヴェンターは、海洋酸性化などの気候変動の影響を正確に評価するためには、海の中に何があるのかを正確に解明する必要があると考えました。そこで彼は、海水を採取し、その中を泳いでいるすべての微生物の遺伝物質を分析するプロジェクトに着手しました。そのアイデアは、たった一滴の海水に存在する微生物の多様性のスナップショットを得ることでした。ヴェンターはその後、数万種もの新種を発見し、その多くは奇妙で風変わりなものでした。

合計で、彼はわずか200リットルの表層海水から130万以上の新たな遺伝子を発見しました。さらにヴェンターは、合成生物の開発にも取り組んでいます。石炭火力発電所の排ガス制御システム内で生きて二酸化炭素を吸収するような新しい生物を設計できるでしょうか?あるいは、微生物とその生化学的機能を利用して大気を変えることはできるでしょうか?ヴェンターは現在、汚染された環境の浄化に役立つ合成生物の創造に取り組んでいます。

2006年、ヴェンターはJ・クレイグ・ヴェンター研究所を設立しました。これは500人以上の科学者とスタッフを擁し、年間予算が7000万ドルを超える、世界最大の民間研究所の一つです。

まとめ

J・クレイグ・ヴェンターは、幼い頃から挑戦することが大好きでした。ベトナム戦争で人間の命の脆さに直面した後、ヴェンターは科学が提示する最大の課題のひとつ、すなわちヒトゲノムを解読し、生命の本質そのものを理解することに、彼の科学的努力を捧げました。2000年、ヴェンターはヒトゲノム全体を解読した最初の科学者グループの一人となりました。実践的アドバイス:好奇心に導かれよう。

J・クレイグ・ヴェンターの人生は、偉大な業績が純粋な好奇心だけから生まれうることを示す完璧な例です。子どもの頃、ヴェンターは飛行機と競争できるか、機能する水上飛行機を作れるか、という好奇心を持っていました。彼の科学的キャリアは常に、生命を細部に至るまで理解したいという好奇心によって突き動かされてきました。ですから、自分自身の自然な好奇心を大切にし、それに従うようにしてください。あなたの思考を既成の枠に閉じ込めようとするシステムや人々によって、くじけてはいけません。

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