CKANTO CHEMICAL CO., INC.

2011 No.3（通巻221号）

ISSN  0285-2446

フラットパネルディスプレイ概論（5）新規ディスプレイ
（フレキシブル、3D）

鵜飼

育弘

2

細菌学の特別講義（3）最終回

阿部

章夫

7

感染症四方山話（2）Geomedical scienceへの誘い

菊池

賢

11

Cica Geneus Staph POT Kitの原理とメチシリン耐性黄色ブドウ球菌の分子疫学

鈴木

匡弘

16

ドイツの切手に現れた科学者、技術者達（34）アルバート・アインシュタイン
（最終回）

原田

馨

22

編集後記	

24

フラットパネルディスプレイ概論（5）
新規ディスプレイ（フレキシブル、3D）
Introduction to Flat Panel Display (5) New Display (Flexible, 3D)
Ukai Display Device Institute

代表

工学博士

鵜飼

育弘

YASUHIRO UKAI Ph.D.
Ukai Display Device Institute

ン、転写など1．はじめに
1.
はじめに⑤TFTのプロセス：真空＋フォトリソグラフィ、印刷

新規ディスプレイとして、フレキシブルディスプレイと立

以下、フレキシブル基板材料、ディスプレイの種類と体（3D）ディスプレイを取り上げる。フレキシブルディスプ

TFTへの要求事項などについて概説する。

レイの実現で、我々のライフスタイルは大きく変化すること

2.1 フレキシブル基板材料が予想される。3Dディスプレイは、家庭ではフラットテレビ

ガラス、プラスチックフィルム（PEN）、SUSフォイルの特として実用化され、モバイル機器にも種々の方式が実用性比較を表1に示す。プラスチックフィルム
（PEN）
とSUS

化されている。ここではこれらの技術を概説する。

フォイルでは、重量が6倍以上重く、プロセス温度も400℃以上高く、大きく異なる。また、SUSは金属であるため、熱1．はじめに
2.
フレキシブルディスプレイ

た応用を考えるとプラスチックフィルムを選択するが、プロ

薄くて軽く、曲げたり折りたためたり、しかも落としてもセス温度の低温化を実現する必要がある。一方、SUS

割れにくいフレキシブルディスプレイは、パネルサイズを問

フォイルは重いものの、プロセス温度はガラスと同じで問

わず、携帯・収納・設置などの使い方の自由度が高まる。

題なく、OLED基板として透明性が問われることもなく、そのため、このディスプレイの実現には大きな期待が掛っ熱伝導性が良好であることから放熱特性も優れている。

ている。しかも、このディスプレイの製造には、従来のガラ

なお、表中に熱膨張係数（CTE）を示した。基板とTFT

ス基板を一枚ずつ処理する枚葉式から、ロール・ツー・ロール（R2R）式への生産革命への期待も大きい。
フレキシブルディスプレイの実用化には、下記のような技術選択肢があり、如何に組み合わせて性能、品質、量産性、価格に対応できるかが大きな課題である。
①フィルム材料：プラスチックフィルム、SUSフォイル、
極薄板ガラスなど②TFT半導体材料：a-Si TFT（低温形成＜150℃）、
酸化物半導体TFT（TAOS-TFT）、
有機物半導体TFT（OTFT）③ディスプレイの種類：LCD、電子ペーパー（電気泳動：EPD）、有機EL（OLED）など④基板のハンドリング：ラミネーション/デ・ラミネーショ

2

伝導性が良好である。従って、基板材料の軽さを重視しTHE CHEMICAL TIMES

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表1 各種基板材料の特性比較

フラットパネルディスプレイ概論（5）新規ディスプレイ（フレキシブル、3D）

構成材料のCTEを合わせることが、各層間のパターンズ

される主な性能を表2に纏める。LCD、EPD、OLEDのレを防ぐために重要である。

移動度、しきい値電圧の安定性（⊿Vth）、オン/オフ電流

極薄板ガラスには、日本電気硝子が開発した50μm（I on /I off）
をTFTの性 能として取り上げた。このように、厚の無アルカリガラス基板がある。最近、コーニングやTFTへの要求性能は、ディスプレイの種類を明確にしたショットといったガラスメーカーもこの分野に参入してきた。

上で検討することが重要である。なお、現在実用化されこの極薄板ガラスはロール状に巻くことも可能で、R2R式ているLCDはセル厚や配向制御が必要であるため、フの生産にも適用の可能性がある。

レキシブルとの両立は困難である。

プラスチックフィルムは表 1に示したように、ガラスやディスプレイに用いられる透明電極としてはITOが多く

SUSフォイルに比べガス（酸素や水分など）バリア性に劣用いられている。しかし、ITOはフレキシブルディスプレイ

る。従って、プラスチックフィルムをフレキシブルディスプレ用電極としては最適ではない。表3に現在実用化もしくイ基板として用いるには、デバイスに応じたバリア膜の形

は開発中の透明導電膜の種類と特性比較を示す。中で成が必要である。図1に用途とガスバリア性の関係を示

も、導電性高分子（例えばPEDT/PSS）やCNT（カーボンす。図からOLED用には1×10-6g（ cc）/m 2/day/atm以下、ナノチューブ）は可撓性に優れている。

電子ペーパーには1×10 -1g（ cc）/m 2/day/atm以下のガス
バリア性が求められることが分かる。

表3 透明導電膜の比較

有機半導体材料は、Si系半導体に比べ柔軟性に富
図1 用途とガスバリア性の関係

2.2 ディスプレイの種類とTFTおよび透明電極への要
求性能

み、機械的な曲げに対して安定である。また、室温から100℃程度の比較的低い温度で作製可能なため、フレ
キシブルなプラスチック基板上に容易に形成することができる。さらに、大面積・低コスト化にも有利である。そのフレキシブルディスプレイの候補としては、LCD、EPD、ため、フレキシブルディスプレイのスイッチングデバイスとし

OLEDなどがある。これらのバックプレーン用TFTに要求て大いに期待されている。しかし、実用化に関しては課

表2 各種ディスプレイの駆動に要求されるTFT特性

題も多い。一般的に、有機半導体は水や酸素、熱、紫
外線、有機溶剤によって特性が劣化してしまうため、無機半導体の微細加工に用いられているフォトリソグラフィ
やエッチングのプロセスをそのまま用いることができない。
また、アレイ化したTFTの特性のバラツキも問題となる。
これらの材料は、フレキシブルで低価格に対応できる材料としてR2Rプロセスに適しており、幅広いエレクトロニクス分野への応用が期待される。

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図2 枚葉式からR2R式へ

2.3 ロール・ツ―・ロール（R2R）式生産

め、プロセス適用に際してはTFTの各層に要求される仕図 2に枚 葉 式および R2R 式の概 念 図を比 較して示様を満たす印刷方式の選択が重要である。このR2R式す。例えば、長さ数百m、幅1mほどの大きなロール状のに印刷技術を活用するとともに、半導体および金属材料

基板に回路パターンを印刷し、同じくロール状の封止膜によって回路を直接書き込む直接描画技術を併用すれなどと貼り合わせてから、再びロール状に巻き取る（図でば、ロール状のプラスチック基板を用い、薄いFPDパネル

は、個別に切り離す）。従来の枚葉式では個別に切り離や軽い太陽電池、床や服などにびっしり埋め込むことがされた基板を使うため、次の工程に個々の基板を搬送できるセンサなど、これまで実現が難しかった部品を製する手間が掛る。搬入・搬出部を設けなければならず、造できる可能性がある。薄く、軽く、曲げられるといった製造装置の規模も大きかった。R2R式を採ると、基板は性質を実現出来る上に、製造コストは従来に比べ何ケタ

装置の間を連続的に流れることになる。そのため、製造も低くなる可能性を秘めている。例えば、実用化されてい装置はたがいに連結され、搬送に必要な手間や装置をるTFT-LCDの単価は1000ドル/m 2 程度であるが、高品大幅に省くことができる。

質の印刷物は0.25ドル/m 2程度である。

表4に各種印刷方式の比較を示す。印刷方式によって、基板サイズ、解像度、アライメント精度等が異なるた
表4 印刷方式の特性比較

1．はじめに
3.
立体（3D）ディスプレイ
ここでは、現在実用化されている立体（3D）ディスプ
レイ技術と特徴について概説する。図3に立体表示方式の分類を示す。

図3 立体表示方式

4

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フラットパネルディスプレイ概論（5）新規ディスプレイ（フレキシブル、3D）

3.1 メガネあり方式（2眼式）

い、図4（ b）に示すように、それぞれの視点位置に集光

最も基礎的な立体表示方式がメガネあり2眼式立体する光線で、対応する右眼用画像と左眼用画像を表示表示である。立体映画（3D）映画や家庭用3D-TVなどする。視点位置に眼を置いて見れば、対応する画像をで利用されている方式である。2眼式立体表示では、右見ることができる。このように、視点を用いることでメガネ

目と左目にそれぞれの目から見た画 像を表 示することなし表示が実現できる。しかし、観察位置が制限されるで、立体感を与える。図4（ a）に示すように右目と左目にことが分かる。以下にフラットパネル型としてのパララック

異なる映像を表示するために、光学フィルタを取り付け

ス・バリア方式とレンチキュラ方式について述べる。モバたメガネをかける。右眼用と左眼用の画像を同一画面イル用途の中小型ディスプレイ用に実用化されている。

に表示し、光学フィルタにより分離する。光学フィルタとし

3.2.1 パララックス・バリア方式ては、偏光フィルタ、波長フィルタ、液晶シャッターなどが図 5（ a）に示すようにフラットディスプレイにパララック
ス・バリアを取り付けた構造である。パララックス・バリア用いられる。

とは、スリットを水平方向に並べた1次元スリット・アレイである。一つのスリットに対して水平方向に複数の色画素（色画素群）
を対応させる。このとき、スリット間隔を、色画素の水平幅より若干小さくする。その結果、色画素群から出て対応するスリットを通過する光線群を考えたと
き、すべてのスリットを通過した光線群が、ディスプレイか（a）
メガネあり立体表示
図4 メガネあり・メガネなし立体表示（b）
メガネなし立体表示（東京農工大学 高木先生資料）

3.1.1 時分割シャッター方式
この方式では、表示は1サブ・フレームごとに左右の映像を順次出力し、メガネは左右交互にON/OFFする
液晶シャッターを用いる。しかも、TFT-LCDやPDPの高速駆動が利用できる。TFT-LCDを4倍速駆動して、黒フレームを間に入れて左右の映像を表示することで、クロストークを低減した立体表示を実現できる。この方式は解像度の低下はない。
3.1.2 偏向フィルタ方式（a）
パララックスバリア方式

この方式では、走査線ごとに回転方向が逆の円偏光を与える円偏光板を貼り付ける。奇数と偶数の走査線で左右の画像を表示する。この方式を用いると、比較的容易に立体化が実現できる。ただし、垂直解像度が半分に減少する。また、TFT-LCDやPDPのピクセルと偏向 板の間 隔が大きくなると、観 察する垂 直 位 置によって、偏光板と走査線の対応関係にずれが生じるといった問題点がある。
3.2 メガネなし方式（裸眼式）
メガネを用いないでどのようにして左右の画像を分離するのか。それは、「視点」を空間に設定する必要がある。視点とは、右眼と左眼を置いて見る位置のことをい（b）
レンチキュラ方式
図5 パララックスバリア方式とレンチキュラ方式（東京農工大学 高木先生資料）

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ら特定の距離で交わることが分かる。この交わった位置

よりその反 射 光を再 現するという原 理に基づいたものに視点が形成される。なお、一つのスリットに2個の色画で、専用メガネを用いることなく、滑らかな映像表現が可素を対応させると2眼式となり、3個以上対応させると多能な方式である。従来の技術では、解像度が低下しや眼式となる。

すい、明るさのむら（干渉縞）が出やすいなど実用化に3.2.2 レンチキュラ方式

あたっての課題があったが、3D映像のために専用画素

図5（ b）に示すようにレンチキュラ・レンズを用いる方

配列と専用画素形状を施したTFT-LCDを採用し、垂直式である。レチンキュラ・レンズとは、1次元のレンズであレンチキュラーシートを貼ることで、鮮鋭感があり、干渉るシリンドリカル・レンズを水平方向に並べたものである。

縞の少ない3D映像が実現されている。メガネなしで3D

このレンズは、光線の偏向に関しては、基本的にはパラ映像が見られるLCD-TVとして商品化されている。

ラックス・バリアと同じ働きを持つが、レンズであるため視点に対する光線の集光性に優れている。
いずれの方式でも、視点数の増加に伴い、水平解像

1．はじめに4.
おわりに度が逆比例して低下することが分かる。両者を比較す

OTFTによるフレキシブルディスプレイの実用化に向けると、パララックス・バリア方式は作製が容易で作製精た開発は始まったばかりである。今後、さらなる印刷可能度も高いが、光の利用効率が低い。一方、レンチキュラ・な高移動度でしかも安定性に富んだ有機半導体の登レンズ方式は、光の利用効率は高いが、樹脂で作製さ場を期待したい。また、全工程に印刷プロセスを用いるれる場合が多いため湿度や温度の環境変化による形OTFTについては、パターン精細度の向上・制御と歩留状変化が問題となる。

まりを現行のフォトリソグラフィ・プロセス並みにまで向上

3.2.3 インテグラ・イメージング方式すべく開発が進められている。環境に優しく、資源の有光線再生型の水平・垂直視差型立体ディスプレイはインテグラル・イメージングと呼ばれている。もともとは、写効利用が可能な生産方式で、Si系TFTでは実現不可能なディスプレイの創生に期待したい。

真技術として考案されたもので「インテグラル・フォトグラ

メガネ方式の3D-TVが次々に商品化され話題になって

フィ」と呼ばれていたが、最近になり写真技術と区別すいる。また裸眼3D-TVも商品化された。2次元表示から3るためインテグラル・イメージングと呼ばれるようになった。

次元表示への流れは、技術の進化を考えると自然と思え

図6に代表的な構成例を示す。

る。しかし、立体映像は2次元映像に比べ人体に与える

インテグラル・イメージング方式は、物体が反射する光

影響が大きい。現状の技術には課題も多く、今後は人間（反射光）
を複数方向からサンプリングし、ディスプレイにの立体知覚のメカニズムに対応した技術が求められる。
参考文献
東京農工大学 高木先生資料：
http://www.tuat.ac.jp/~e-takaki/pdf/nikkeibp_nenkan2010.pdf＊「フラットパネルディスプレイ概論（4）電子ペーパー」の訂正
THE CHEMICAL TIMES 2011 No.2
（通巻220号）、2ページ左欄、下から5行目～同右欄、下から5行目の記載を、下記へ訂正させていただきます。

図1に代表的な電子ペーパーの方式を示す。元松下電器の太田氏が開発した電気泳動ディスプレイ
（EPD:
Electrophoretic Display）
では、図2に示すように1粒子型（図2（ a））と2粒子型（図2（ b））が実用化されている。1粒子型は、当時の構造で、電極に挟まれた着色溶液の中
図6 インテグラル・イメージング方式の原理

6THE CHEMICAL TIMES（東京農工大学 高木先生資料）2011  No.3
（通巻221号）に1種類の電荷を帯びた着色粒子が分散している。

000000000

細菌学の特別講義（3）最終回
Special lecture of bacteriology (3) The last lecture.

北里大学

大学院感染制御科学府

細菌感染制御学研究室

教授

阿部

章夫

AKIO ABE Ph.D
Laboratory of Bacterial Infection, Graduate School of Infection Control Sciences, Kitasato University

1．はじめに1.
特別講義（3）のポイント

しなければならなかった。決定的なのはボルチモアから腸管病原性大腸菌の感染実験系を立ち上げるためを示さないことであった。ボルチモアでの2ヶ月間の実験に、留学先のカナダから米国ボルチモアの大学に短期

結果は、今まで作製してきた変異株を全部捨てて、再留学を決行。しかし、実験はことごとく失敗し何のデータ

度新たな菌株で変異株を作製することを意味した。
しかも持ち帰ることもなく、失意のなかでカナダに戻りました。

し、それ以外に選択肢はなかった。これについてはボス

今回は失敗の連続からどのようにリカバリーしたのかにも了承してくれて、何とか研究を継続することができた。

ついて述べるとともに、腸管病原性大腸菌のⅢ型分泌問題はウサギに感染する腸管病原性大腸菌をどうやっ装置に依存した病原性発症機構について詳細に解説て選択するのかについてであった。文献を調べた結果、します。

ウサギの腸管病原性大腸菌の研究は、ヨーロッパでさ分与を受けた菌株 1）は、ウサギに投与しても何ら病原性かんであることがわかった。私はいくつかの研究機関に
1．はじめに2.
ボルチモアからの撤退

手紙を送り、最終的にベルギーの研究機関から腸管病
原性大腸菌を入手した。ボルチモアで習得した感染実

私はどのようにボルチモアから引き揚げたのか、今と験系を立ち上げ、ベルギーより分与された菌株の病原なってはその記憶も定かではない。ただ電車に揺られ、性を確認したところ、ウサギに下痢を惹起したのでこれ

どこかの駅に止めてあった錆びついたコンテナ列車をを親株として変異株を作製した。

眺めながら、「もう二度とこの土地には来ることはない」と思ったのである。バンクーバー国際空港に降り立つと、久しぶりの妻がそこにいた。空港から妻が運転する車

1．はじめに
3.
病原因子排出システムとしての分泌装置

で、四条という寿司屋に直行した。ボルチモア滞在の

私の留学先での研究テーマは、腸管病原性大腸菌

2ヶ月間で酒は浴びるほど飲んだが、日本食は一度も食の下痢惹起のメカニズムを解明することであった。培養べていなかった。バンクーバーの日本料理店は、アジア細胞を用いた感染実験系で、腸管病原性大腸菌の保系移民が経営している場合が多いが、四条の板前さん

持するⅢ型分泌装置が病原性に重要な役割を果たしは腕が確かな日本人であった。寿司を食べながら、問ていることが推察されていたが、実際の動物実験でそ

題は山積しているものの治安の悪いボルチモアから生れを確認した研究者はいなかった。感染実験でⅢ型分

きて帰れたことに感謝した。

泌装置の機能をはっきりさせるのが私の役目であった。

翌日、憂鬱な気持ちで教授室のドアをノックした。ボル

結論を先に述べてしまうと、Ⅲ型分泌装置欠損株で感チモア行きは1ヶ月という期間をボスから言い渡されてい染したウサギは下痢を惹起しなかったことから、本分泌たが、それを振り切って2ヶ月滞在した理由をボスに説明

装置は腸管病原性大腸菌の下痢発症に関与している

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ことが明らかとなった 2）。欠損株を作製して感染実験でよって分泌されるタンパク質EspAが重合して形成される

その病原性を確認する単純な研究テーマであったが、ことが明らかとなった5,6）。腸管上皮細胞の微絨毛は厚この実験を論文にまとめるために3年を要した。

さ0.5µmほどの糖衣で覆われ、微絨毛と異物の接触をⅢ型分泌装置については現在多くのことが明らかに防いでいるが、鞘状構造は糖衣のバリアー構造を越えされているが、当時はその高次構造も含めて断片的なるに十分な長さを有していた。一方、サルモネラや赤痢

情報しか得られていなかった。Ⅲ型分泌装置はグラム菌はパイエル板のM細胞からトランスサイトーシスによっ

陰性病原菌の多くが保持する病原因 子排出システムて宿主に取り込まれるので、生体のバリアーを越えるようで、菌体外に針状構造を形成する（図1）。また、基部な鞘状構造を必要としない。このように感染形態の違い

構造はべん毛のそれと類似しており、外膜リング、内膜から、分泌装置の菌体外構造も大きく異なることが明ら

リング、ネック領域から構成される3）。基部構造はペリプかとなっている。

ラスム領域を貫通するチャネルとして機能し、菌体外に突出した針状構造と連結している。サルモネラ属細菌、

1．はじめに
4.
エフェクターの宿主移行

エルシニア属細菌、赤痢菌などの針状構造は一定の長さを保っており、その先端にはチップ複合体が付着してエフェクターは細菌内で産生された後、Ⅲ型分泌装

いる。エルシニア属細菌のチップ複合体は、タンパク質

置を通過して宿主内に移行する（図1）。エフェクターのLcrVが5量体を形成することで構築されることが明らか

菌体外移行にはATP（アデノシン三リン酸）の加水分解になっている4）。腸 管 病 原 性 大 腸 菌のⅢ型 分 泌 装 置によるエネルギーとプロトン駆動力が関与している。Ⅲ型

は、サルモネラや赤痢菌の分泌装置と同じような構造を分 泌 装 置の基 部 付 近にはATPase（ ATP 加 水 分 解 酵

もつと推察されていたが、針状構造の先端には伸長可素）の6量体からなる複合体が局在しており、エフェク

能な鞘状構造が付随していた（図1）。免疫電子顕微

ターはATPの加水分解エネルギーによって分泌装置基鏡像による解析から、この鞘状構造はⅢ型分泌装置に部に装填される7）（図1）。エフェクターが針状構造内を通過し菌体外に分泌されるためには高次構造の巻き戻しが必要であり、これにはプ
ロトン駆動力が関与している8,9）。エフェク
ターの菌体外分泌にはⅢ型分泌装置のみで完了するが、さらに宿主細胞内に移行するためには、宿主形質膜に孔を形成す
る因子（トランスロコン）の介在が必要である3）（図 1）。エフェクターの宿 主 移 行に先立ちトランスロコンが宿主細胞膜上に移行することで細胞膜に孔が形成され、エフェ
クターの宿主内移行が可能となる。
Ⅲ型分泌装置とトランスロコンの働きによってエフェクターが細胞内に直接移行するモデルがこれまでの主流である3）。最近になって、1）エフェクターは宿主内に移行する前に菌体表層に移行すること、2）精製YopHエフェクターを菌体にコートするとⅢ型分泌装置依存的に宿主細胞内に移図1 Ⅲ型分泌装置によるエフェクターの宿主移行
グラム陰性病原菌の多くはⅢ型分泌装置によってエフェクターを宿主細胞内に移行させる。

8

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行すること、が実験的に証明された10）。これにより「エフェクターは一旦菌体外に輸細菌学の特別講義（3）最終回

送された後に、宿主細胞内に移行する」という2ステップ
モデルが新たに提唱され、従来のワンステップ移行説に異論を唱えるものである

で台座様構造を形成する。
一方、O157に代表される腸管出血性大腸菌は、異。新たなモデルについてはさなったメカニズムで台座様構造を形成する。腸管出血

らなる検証が必要であるが、エフェクターの移行システ性大腸菌のTirは感染時にリン酸化されず、台座様構

ムについては再検討が必要な時期にきている。

造の形成にNckを必要としない18）。腸管出血性大腸菌

10）ではEspF UエフェクターがN-WASPと相互作用している
1．はじめに
5.
腸管病原性大腸菌のエフェクターの機能

が、EspF UとTirは直接結合しておらず、これら因子を結宿主に移行したエフェクターは、宿主側因子と相互研究で、insulin receptor tyrosine kinase substrate

作用することで、宿主のシグナル伝達系を撹乱する11）。

（IRTKS）がTirのC末端に結合すること、さらにIRTKS

その結果、生体の恒常性が破綻し、宿主を感染に至らのS H3ドメインはE s p F Uと結 合することが明らかとなっしめる。すなわちエフェクターの宿主内での機能を解析た 20）（図2）。以上、腸管出血性大腸菌ではIRTKSがすることで、Ⅲ型分泌装置を介した病原性発揮の全体

TirとEspF Uのアダプタータンパク質として機能しているこ像が見えてくる。

とが明らかになった20）。

合させる分子については長い間不明であった。最近の腸管病原性大腸菌は腸管に付着する過程で微絨

腸 管 病 原 性 大 腸 菌と腸 管 出 血 性 大 腸 菌は、Tir-

毛を破壊し、菌の付着下部に台座様構造（pedestal-

Intiminの相互作用によって腸管上皮に強固に付着す

like structure）を形成する12）（図2）。付着に伴う組織病ることで、Tir以外のエフェクター群を宿主内に持続的

理学的壊変はA/E（attaching and effacing）傷害と定に移行させる。我々のグループではEspG、EspG2エフェ

義されている。A/E傷害の形成に必要な遺伝子は染クターが低分子物質の細胞間透過性を上昇させること

色体上の病原性遺伝子塊LEE（locus of enterocyteを明らかにしている21）。これらのエフェクターは宿主細effacement）14）にコードされ、Ⅲ型分泌装置、Intimin、胞に移行後、微小管を破壊する。微小管の破壊にともTi（tr r a n s l o c a t e d I n t i m i n r e c e p t o r）、E s p（ E P E C -ない微小管に局在していたGEF-H1が遊離し、遊離型

secreted protein）などを含む。Tirは台座様構造に関

GEF-H1 は 活 性 化 型 に 変 換され る 22）。活 性 化 型

与するエフェクターで、Ⅲ型分泌装置によって宿主に移GEF-H1はRhoAを特異的に活性化するので、RhoA-

行後、細胞膜上に局在する15）（図2）。Tirは2つの細胞ROCKのシグナル伝達系の活性化によりアクチン繊維

膜貫通領域を有しており貫通領域で囲まれたループ領束の過形成が誘導される。また、GEF-H1は細胞間の域は細 胞 外に露出している

このループ領 域に菌の透過性を制御する因子であり23）、我々はEspG/EspG2

外膜タンパク質であるIntiminが結合する16）。IntiminとがGEF-H1を利用することで細胞間透過性を上昇させTirが相互作用することでTirのクラスタリングが誘導さることを検証している21）。EspGによる細胞間透過性の

13）

16）

れ、Tirに宿主側因子が順次結合することでアクチンを主とする台座様構造が形成される12）。腸管病原性大腸菌のTirはSrcキナーゼファミリーのc-FynによってC末端側の474番目のチロシン残基がリン酸化される17）。宿主側のアダプタータンパク質であるNckは、Tirのリン酸
化チロシン残基を中心として周辺の12アミノ酸残基を認識して結合する18）。Tirと結合したNckはN-WASP（neural-Wiskott-Aldorich syndrome protein）と相互作用し19）、N-WASPはそのC末端領域を介してアクチン重合核形成因子のArp2/3複合体と結合する。このように腸 管 病 原 性 大 腸 菌はリン酸 化 Tirを介してNck、
N-WASP、Arp2/3複合体を付着下部に凝集させること

図2 腸管病原性大腸菌と腸管出血性大腸菌における台座様構造の形成
腸管病原性大腸菌（EPEC）と腸管出血性大腸菌（EHCE）
はTirエフェクターに
よって台座様構造を形成するが、それぞれ異なった因子が関与する。

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亢進 21）、ならびにEspFやMapによるタイトジャンクション

腸管粘膜固有層の宿主免疫系、特にIL-17を制御しての破壊 24）は下痢発症に関与すると推察されるが、宿主いる細菌として非常に注目されているが 26）、当時の我々に移行するエフェクターは多種多様であり、さらなる解にとってSFBの出現は悪夢であった。後の実験でSFBを析が必要である。

もつマウスは病原性細菌の感染に対して抵抗性を示す
ことが再確認され 26）我々の出した結論は正しかったこと

1．はじめに
6.
スパゲッティバグとの闘いが証明されている。しかしながら当時の私にはSFBの重ベルギーからの分与株を用いてⅢ型分泌装置が腸管に固執したかったので、別なプロジェクトに移行してしまっ

病原性大腸菌の下痢発症に関与することを明らかにした。SFBは培養が困難でその解析は遅れているが、やがたが 2）、この強毒株でさえも実験結果が大きくばらつくこてはプロバイオティクスの領域で応用される日が近い。

要性が理解できなかったのと、何よりも病原細菌の研究とがあった。ウサギが腸管病原性大腸菌に感染すると感染後3〜4日で下痢を発症する。しかしながらある種のウサギにおいては、まったく下痢を発症しなかった。腸管1．はじめに7.
留学で学んだこと

病原性大腸菌に抵抗性を示したウサギについて組織病

2年間の留学期間で帰国するはずであったが実験上理学的な解析を行った結果、腸管の表面にはびっしりとの様々な不運が重なり、結局私は4年間カナダに滞在す

怪しげな細菌が付着していたのである （図3）。電子顕ることになった。しかし、今のアカデミックなキャリアがあ微鏡で解析してみるとその細菌はスパゲッティのような形るのも留学を通してのアウトプットがあったからだと思う。

態をしていたので、我々はスパゲッティバグと呼んでい日本と海外先進国の研究環境を比較した場合、日本がた。その後何度か感染実験を行い下痢を起こさなかった

劣っていることはなく、むしろ様々な面で整備されている

ウサギを解剖してみると、高頻度でこの細菌が腸管上皮ことに気づく。順当に業績を残したいのであれば、わざに観察されたので、ウサギがスパゲッティバグをもっていわざ留学というリスクをおかさなくても日本でやっていくこると腸管病原性大腸菌の感染に抵抗性を示すという結とは十分可能である。それでは何故留学が重要なのか論に達した。論文としてまとめるためにはスパゲッティというと、私は脳力の再構築にあるのだと思う。英語がバグでは具合が悪いので分類の専門家に尋ねたとこ

通じず何をするにも多くのエネルギーと忍耐力が必要でろ、segmented filamentous bacteria（ SFB）という立派な「自分だけでは何もできない」と、無力感を痛切に感じる

名前をもっていることが明らかとなった。SFBについてはのも留学の醍醐味である。語学に堪能で、初めからコ

25）

25）

ミュニケーションに問題がなければ、「苦労がともなわない＝得るモノも少なかった留 学」であったかもしれない。逆説的に言えば、英語はできな
ければできないほど留学から得られる経験は大きいと思う。これから留学を考えている若手の皆さんへの助言として、英語の勉強はほどほどにして留 学 することを強く勧めた
い。細菌学の特別講義はこれで最後になるが、細菌の病原性発揮における精緻なメカニズムを感じ取って頂けたならば筆 者として幸 甚で
図3 ウサギ回腸の走査型電子顕微鏡における解析19）
通常のウサギの回腸絨毛（A）とSFBをもつ回腸絨毛（B）を示す。図中のVは絨毛を示す。SFBは絨毛に強固に付着している（C, D）。

10

THE CHEMICAL TIMES

2011  No.3
（通巻221号）

ある。
＊15ページ、右欄へ続く（参考文献）

000000000

感染症四方山話（2）Geomedical scienceへの誘い
Various Topics concerning Infectious Disease (2) Invitation to Geomedical Science
順天堂大学医学部

感染制御科学／細菌学／総合診療科学

准教授

菊池

賢

KEN KIKUCHI, MD, PhD.(Associate Professor)
Associate Professor, Department of Infection Control Science, Department of Bacteriology,
Department of General Medicine, Faculty of Medicine, Juntendo University

1．はじめに1.
はじめに

砒酸はarsenoliteという無色透明〜黄褐色の正八面体の結晶鉱物として天然に産するが、近年は急性前骨髄第1回 を編集部に渡してから、次に何を書いたら良性白血病の治療薬（トリセノックス®）として認可され、注

いのか、悩んでいた。
「これまでにない視点で感染症に目を集めている。正に「毒をもって制す」である。尿管結ついて論じる」などと、意気込みだけ入れていたのだが、石などの体内でできる「石」の成分分析は、鉱物の同定

どうも書き始めようとすると悩んでしまう。考えあぐねたに汎用されるEPMA（Electron Probe Micro Analysis）

末、原点に戻って、自分が面白いと思って取り組んだ仕が用いられている。最近、悪名高い中皮腫の原因となる事を紹介することにした。

「アスベスト（石綿）」は、蛇紋石（ser pentine）
ないし直

1）

私は小学4年生の時から鉱物に魅せられ、小学6年

閃石（anthophyllite：こちらの方がより発がん性が強い

生の卒業文集「将来の夢」にも「博物館を作って鉱物

らしい）という鉱物である。医学と地学の接点は思った

学者になりたい」などと書いている。高校3年生の時も最以上に多い。先日、懇意にしている生化学の教授（この後まで理学部地質学科を受験するか医学へ進むか、

先 生も高 校 時 代、地 学 部 で活 躍された）と歓 談 中、悩んでいた。医学部に進学した後も教養の2年間は再「geomedical science」という言葉が浮かび、多いに盛り受験をしようかどうか、ずっと考えていた。学部に進学し上がった。後で調べてみると既に「geomedical system」てからは、そのまま医 学の道を歩んできたが、卒 業 前という単語は地球規模での環境医学でよく使用される言「好きな鉱物のことができる時間を確保したい」
という甘

葉の様で、
「気候変動が疾患にどう影響するか」などをい考えがよぎり、「できるだけ自分の時間が取れそうな診探求する分野とのこと。意外に注目されているのである。

療科を目指そう」と考えた時期もあった。

気候変動や地殻変動などが大きく影響する疾患を考え今も時間があれば廃坑になった鉱山（残念ながら国ると、先ず浮かぶのは感染症である。無理矢理である

内で現在も稼働している金属鉱山は鹿児島県の菱刈が、地学と感染症に関するテーマで何かできないかと金山だけである）を訪ね、ハンマー片手に鉱物採集にい思っていた。という訳で、「こじつけgeomedical science」

そしむ。2010年は長野県、群馬県などのいくつかの金で一席おつきあい頂きたい。

山、硫黄鉱山に加え、アメリカ、サンジエゴで学会に出かけたおりには、トルマリン（宝石になる）産地として名高い
リチウムペグマタイトのPala鉱山を訪ねた。
「医学と地学

1．はじめに
2.
ヒストプラスマとの出会いの融合」という分野が開ければ、これは私にとって何より

ヒストプラスマ症という真菌（カビ）感染症がある。原の僥倖である。鉱物と医学の接点は少ないと思われが因となるヒストプラスマ（Histoplasma capsulatum）は土ちであるが、昔から鉱物は「薬」として用いられてきた歴壌に生息しており、そこで形成された胞子（分生子）が史もある。古来、様々な毒殺事件に用いられた猛毒の亜

空中に散布され、ヒトが吸い込むことで肺に感染を起こ

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（通巻221号）

11

す。ヒストプラスマは世界中、特に南北アメリカ大陸、アストプラスマは大変発育が遅く、人工培地に増殖した外フリカ大陸に多く分布しており、アメリカでは年間50万人

観はどうという特徴のない「白い黴」だ。ヒストプラスマはのヒストプラスマ症患者が発生している 。一方で、我様々な地域の土中から検出されるが、土を構成する粘が国ではこれまで60例程の報告があるが、そのほとんど

土鉱物の組成の違いが影響し、その分布には著しい偏は海外の汚染地域で感染した症例で、国内には病原りがある。モンモリロン石：montmorillonite（Na,Ca）0.33

体が存在しない「輸入感染症」として扱われている。し（Al,Mg）2Si4O10（OH）2・nH 2Oという粘土鉱物は、ヒスト

かし、国内で発症したヒストプラスマ症を調べると、2割

プラスマの増殖を促すが、逆にカオリナイト：kaolinite

程の患者は海外渡航歴がなく、日本国内で発症していAl2Si2O（OH）
アタパルジャイト：attapulgite Mg（Al0.5-1
54、る3）。日本で最初に記載されたヒストプラスマ症の症例

Fe0-0.5）Si4O10（OH）. 4H2Oは発育を抑制する5）。また、ヒは、岡山市郊外在住の17歳女性で海外渡航歴もなく、

ストプラスマは栄養源として鳥やコウモリの糞を好むの輸入された土壌を扱ったりする職業上の危険因子もな

で、そのような環境からよく見つかる。このため、ヒストプラ

かった 。このことから、1960 年から1970 年 代にかけスマ症の多発地域では鳥やコウモリの巣がある橋の下て、我が国での大規模な疫学調査が行われたが、環や古い家など、人が住んでいる地域からも、しばしばヒス

境中からヒストプラスマが検出されたケースは皆 無でトプラスマが検出され、感染源となる。ヒストプラスマはごあった。その後、ヒストプラスマ症研究はほとんど顧みら

く稀にしか鳥には感染しないが、コウモリには人同様に感れなくなったが、むしろ患者数は増加し、依然として、国染を起こす。ヒストプラスマ症は、ヒト−コウモリ共通感染

内発症者は一定の割合で推移してきたのである。

症とも言えよう。このため、ヒストプラスマ症発生地域でコ

2）

4）

今から10年程前、厚生省新興・再興感染症の真菌

ウモリのいる環境は、ヒストプラスマに汚染されている危症研究班で分担研究をしていたおり、班会議で帝京大険性が高くなる。昔からコウモリの好む場所と言えば、学の山口英世先生から「ヒストプラスマ症について、永「洞窟」である。洞窟は自然にできた岩穴ばかりではな

年の宿 題に答えが出せないだろうか」というご提 案がい。彼らにとって廃坑、地下水路、下水道などの人工洞あった。この宿題こそ、「日本にヒストプラスマは定着しも、立派な「洞窟」なのである。鉱物採集で訪れる廃坑ているのか？」であった。

は、コウモリの巣窟になっているところが少なくなく、私はしょっちゅう、彼らに遭遇していた。コウモリの寝泊まりする

1．はじめに3.
ヒストプラスマはどこにいる？

12

天井の下（彼らは天井にぶら下がって寝る、図1）の地面に彼らの落とした糞が積もっている。これをバット・グアノと真菌（カビ）
は、非常に種類が多く7万種程が記載され呼び、古いものでは何メートルにも達している（図2）。燐にている。これは現時点で記載されている細菌が、7000種

富むため、肥料として珍重され、農家の人たちが自家用

程ということを考えてもその多さが想像できよう。一方、ヒトに採取するばかりか、規模が大きければ採掘対象にもに感染を起こしうるカビはごく限られており、感染症を起こなっている。石灰岩の洞窟（鍾乳洞）にバット・グアノが堆しえても、その病原性は極めて弱いものが多い。カビによ積すると、石灰岩などと反応して、種々の燐酸塩鉱物

る命にかかわる全身感染症（深在性真菌症）は、ほとん｛塩素燐灰石：chlorapatite Ca（PO54）
3 Cl、水酸燐灰石：

どが抵抗力の落ちた患者に起こる、いわゆる「日和見感hydroxyapatite Ca（POタラナキ石： taranakite
5
4）
3 OH、

染」の形式を取る。これは環境に存在する多くのカビが、

3+（K,Na）（Al,Fe
）
（PO
（HPO
ブラッシュ
3
5
4）
2
4）
6・18H 2 O、室温付近を好み、ヒト体温の37℃付近で増殖できる種類

石：brushite CaHPO 4・2H 2Oなど｝を生じる（図3）。これらが極めて限定されることを考えると理解しやすい。

の見てくれはいずれも「白い粉ないし粘土」であり、水晶

ヒストプラスマはこうした仲間では数少ない、健康なヒ（図4）のような美しい結晶ではないので、鉱物標本としてトにも感染を起こしうるカビなのである。室温に近い温度はあまり触手が延びない。しかしれっきとした鉱物なのでは普通の「カビ」の形状をしているが、ヒトの体温付近

で、私の標本コレクションにもちゃんと入っている。話が脱では単細胞、即ち「酵母」の形態を取る。二形性と呼ば線したが、洞窟内の温度は一定で湿度が高く、ヒストプれる性質で、病原性の高いカビにしばしば認められる。ヒラスマなどの真菌の生育に適している。バット・グアノ表

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感染症四方山話（2）Geomedical scienceへの誘い

面で増殖したヒストプラスマは、多量の胞子を作り、狭い器症状が出る洞窟」というのが複数箇所指摘された6）。

洞窟空間に濃厚に飛散する。このため洞窟内は人にヒス

海外では洞窟関連学会に開催された洞窟巡検（地学トプラスマ感染を起こすのに非常に適した環境となる 。

関係の学会ではこうした巡検が学会のイベントとして組

6）

まれていることが多い）やテレビ取材で入洞者に集団発
1．はじめに4.
洞窟病「ヒストプラスマ症」

生したこともある6）。症状が全く出ない（不顕性感染）ことも多く、たとえ発症しても自然に治癒することがほとんどで急性ヒストプラスマ症は、洞窟などに浮遊するヒストプ

あるが、全身の免疫状態が不良な患者さんの場合は、ラスマ胞子を吸い込んでから1〜3週の潜伏期を経て、全身に菌がまわり、死に至るケースや、一旦治癒したよう

発熱、全身倦怠、悪寒戦慄、胸痛、頭痛、呼吸困難感、に見えても免疫状態が侵された時に再び活動を始める

息切れ、咳、食欲不振、筋肉痛、関節痛などのインフル「再燃」という結核によく似た経過を取ることもある。これ

エンザのような症状で発症する 。濃厚感染源が洞窟にを慢性ヒストプラスマ症と呼び、臨床像は結核によく似てあるため、洞窟入洞後に発症することは古くから指摘さいる。実際、日本で最初のヒストプラスマ症も長いこと結れており、「洞窟病：cave disease, 洞窟熱：cave fever」

核と診断されて治療を受けていた。

6）などと呼ばれてきた6）。日本では古来、洞窟は神聖な場

ヒストプラスマ症の診断は、1）痰や血液を培養して、所として崇め奉られていることが多く、横溝正史の八ツヒストプラスマが生えてくるのを確認する、2）痰や血液な

墓村ではないが「入ると祟る」という伝承が今でも残ってどからPCRなどでヒストプラスマの遺伝子を検出する、いる洞窟が少なくない。
もしかすると、「祟る」というのはヒ3）血 清中のヒストプラスマ抗 体を検出する、4）血 液、

ストプラスマ症であった可能性はないだろうか。私も会員

尿、胸水などのヒストプラスマ抗原を検出する、のいずとなっている日本洞窟学会年次総会でのアンケート調査

れかで行う。以前は結核のツベルクリン反応のような皮を行なった所、会員の20％程から、「行くとその後、呼吸内反応（ヒストプラスミン反応）がよく使われていたが、急図1 鍾乳洞天井からぶら下がるキクガシラコウモリ

図2 10m以上堆積したバット・グアノの採取

図3 バット・グアノと反応して生じた燐酸塩鉱物
白っぽい石：ブラッシュ石など。

図4 山梨県水晶峠産水晶明治時代産出の古い標本と思われる、25kg程ある（菊池鉱物標本蔵）。

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13

性ヒストプラスマ症の診断に使えないこと、特異性に問入り、バット・グアノ187サンプルを集めた。特に、岡山市

題があること、などの理由で2000年に製造中止になっ郊外は日本最初の症例発生地であるため、岡山県北部

た。1）以外の診断が通常の医療機関で実施できないこから広島県北東部にまたがる石灰岩台地には集中してとも日本でのヒストプラスマ症の実態をわかりにくくしてい調査を敢行した（図5）。採取したバット・グアノサンプルはるのかも知れない。潜在的な国内発症患者は把握され3施設で、それぞれヒストプラスマの培養、PCRを行った。

ている患者数よりもかなり多い可能性がある。

幸か不幸かヒストプラスマは1件も見つからなかった7）。このため、現時点で国内発症したヒストプラスマ症の感染

1．はじめに
5.
国内で発症したヒストプラスマ症の感染源は？

源は洞窟以外の別のところにあるのではないかと考えている。少なくとも国内の洞窟調査やファンケイビング（洞窟

前述したように、ヒストプラスマの感染源としては洞窟

探検）
では、ヒストプラスマ症に罹患する危険性はほぼなが最も疑われる。ヒストプラスマを保有していることが確認いと考えて良いと思っている。また、2004年度の第30回されているコウモリは多数あるが、そのほとんどは熱帯な

日本洞窟学会総会時に調べさせてもらったケイバーのいし亜熱帯に生息する種類で、日本の洞窟環境にみら方々の血清抗体からも、急性ヒストプラスマ症を裏付けるれるコウモリ種からは過去にヒストプラスマが検出された

成績は得られなかった（投稿準備中）。

例はない。しかし、これまでに国内のコウモリ生息環境か

一方、興味深い新事実も明らかとなった。バット・グア

らヒストプラスマの検出を試みた報告はほとんどなかった

ノに含まれる最優先菌種は、同じカビでも担子菌に属す

ため、我々は大規模な調査を行った。日本洞窟学会ならるトリコスポロン： Trichosporonだったのである。しかも洞びに数々のアマチュアケイビング団体の協力を得て、北窟内に生息するトリコスポロンは、既知のどの菌種とも異海道から沖縄まで全国67箇所（22都道府県）の洞窟になる新菌種が多かった8）。考えてみれば当然かもしれない。誰も洞窟のトリコスポロンなど、見向きもしていなかったろうから。さて、トリコスポロンは夏型過敏性肺臓炎の原因菌として、日本の古い木造家屋に発生することが知られている。夏型過敏性肺臓炎は農夫肺などと同じアレ
ルギー性肺臓炎なので、感染症ではないが、原因がカビであることに変わりはない。考えてみれば、急性ヒストプ
ラスマ症の場合には1〜3週間の潜伏期がある。洞窟探検家の人々は毎週のようにケイビングに出かける人も少なくないし、3週間も経過してしまえば、どの洞窟と発症の関係があるか、わからないだろう。アレルギー性肺臓炎なら、感作抗原に曝露されれば、すぐに症状が起こる。洞窟に入ると「祟る」のはヒストプラスマ症ではなく、アレル
ギー性肺臓炎だとすればむしろ納得し易い。先程のケイ
バーの方々の血清抗体価を調べると、これを裏付ける結果が得られた。このことから、我々は新しい疾患として「日本洞窟熱」を提唱したいと考えている。この内容の詳細は、近く論文として発表予定である。
1．はじめに
6.
おわりに
ヒストプラスマの研究をしていて、常に危惧していたことがある。万が一、国内の洞窟からヒストプラスマの存在

図5 日本全国のヒストプラスマ調査洞窟一覧（67箇所）

14

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感染症四方山話（2）Geomedical scienceへの誘いが証 明され、そこが観 光 客も大 勢 訪れている鍾 乳 洞
だったらどうなるか。厚生省ならびに厚生労働省の研究として行なっている訳であるから、当然、危険情報として＊10ページより続く、「細菌学の特別講義
（3）
最終回」

参考文献

発表せねばならない。入洞制限も実施されることになる

1）A. Abe, B. Kenny, M. Stein, and B. B. Finlay. Infection &Immunity 65:3547-3555.（1997）だろう。そこで働く人々ばかりでなく、所属する自治体にも

2）A. Abe, U. Heczko, R. G. Hegele, and B. Brett Finlay. J Exp
Med 188:1907-1916.（1998）

大きな影響を及ぼすことが考えられる。また、コウモリのことも心配の種であった。都会でも夕方になると外を飛び回るイエコウモリを見かけるが、洞窟に棲むコウモリの多くの種類は極めて狭い範囲に生息区域が限られており、ほとんどが絶 滅 危 惧 種であることをこの研 究を通じて知った。もしかすると、ヒストプラスマの検出された洞窟にいるコウモリは「病害獣」
として処分されることもあるかも知れない。考えてみれば、コウモリには何の責任も無い。
我々人間が勝手に彼らのテリトリーに侵入した結果、ヒス
トプラスマ症のような疾患が起きたとも言える。人間の身勝手な理屈で、絶滅危惧種のコウモリを滅ぼすような事
態だけは避けたい、それを願っていた。幸いなことに、今3）J. E. Galan, and H. Wolf-Watz. Nature 444:567-573.（2006）4）C. A. Mueller, P. Broz, S. A. Muller, P. Ringler, F. Erne-Brand,
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188:2801-2811.（2006）6）K. Sekiya, M. Ohishi, T. Ogino, K. Tamano, C. Sasakawa, and
A. Abe. Proc Natl Acad Sci U S A 98:11638-11643.（2001）
7）Y. Akeda, and J. E. Galan. Nature 437:911-915.（2005）8）T. Minamino, and K. Namba. Nature 451:485-488.（2008）9）K. Paul, M. Erhardt, T. Hirano, D. F. Blair, and K. T. Hughes.
Nature 451:489-492.（2008）10）K. Akopyan, T. Edgren, H. Wang-Edgren, R. Rosqvist, A.
Fahlgren, H. Wolf-Watz, and M. Fallman. Proc Natl Acad Sci
U S A 108:1639-1644.（2011）

回の調査からはヒストプラスマは検出されず、山口教授

11）A. Abe, T. Matsuzawa, and A. Kuwae. Comptes rendus
biologies 328:413-428.（2005）

への宿題に満足いく回答は得られなかったが、negative12）A. P. Bhavsar, J. A. Guttman, and B. B. Finlay. Nature 449:827834.（2007）

studyはnegative studyとして形に残せたことは満足している。最近、アメリカ東部の洞窟で次々にコウモリが死滅 する事 件 が 問 題となっている。犯 人 はまたしてもGeomycesという低 温でしか 発 育できない新 種のカビだった 。活動しているコウモリの体温は高いので、この
9）13）H. W. Moon, S. C. Whipp, R. A. Argenzio, M. M. Levine, and
R. A. Giannella. Infect Immun 41:1340-1351.（1983）
14）T. K. McDaniel, K. G. Jarvis, M. S. Donnenberg, and J. B.
Kaper. Proc Natl Acad Sci U S A 92:1664-1668.（1995）15）B. Kenny, R. Devinney, M. Stein, D. J. Reinscheid, E. A. Frey,
and B. B. Finlay. Cell 91:511-520.（1997）

カビに感染することはないのだが、いかんせん冬眠して

16）M. de Grado, A. Abe, A. Gauthier, O. Steele-Mortimer, R.
DeVinney, and B. B. Finlay. Cell Microbiol 1:7-17.（1999）

いるコウモリがもっぱら襲われるのである。
「眠るな、眠る17）N. Phillips, R. D. Hayward, and V. Koronakis. Nat Cell Biol
6:618-625.（2004）と死ぬぞ」とは冬山で遭難した登山隊のようであるが、コウモリには更に受難の時代が来ている。我々人間は、地球環境に共生する様々な生き物との生存をもっと考えね
ばならなければならないのでは、と痛感している。

参考文献
1）K Kikuchi, The Chemical Times, 217, 13-16, 2010.
2）KJ Hammerman et al, Sabouraudia 12, 33-45, 1974.

18）K. G. Campellone, N. Giese n, J. J. Tipper o, and J. M. Leong.
Mol Microbiol 43:1227-1241.（2002）19）S. Gruenheid, R. DeVinney, F. Bladt, D. Goosney, S. Gelkop,
G. D. Gish, T. Pawson, and B. B. Finlay. Nat Cell Biol 3:856859.（2001）20）D. Vingadassalom, A. Kazlauskas, B. Skehan, H. C. Cheng, L.
Magoun, D. Robbins, M. K. Rosen, K. Saksela, and J. M.
Leong. Proc Natl Acad Sci U S A 106:6754-6759.（2009）21）T. Matsuzawa, A. Kuwae, and A. Abe. Infect Immun 73:62836289.（2005）22）T. Matsuzawa, A. Kuwae, S. Yoshida, C. Sasakawa, and A.
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4）大和人士 他, 総合臨床 6, 686-692, 1957.

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3）K Kamei et al, J Infect Chemother 9, 16-20, 2005.

賢, Caving Journal 33, 37-39, 2008.

7）K Kikuchi et al, Microbiol Immunol 52, 455-459, 2008.
8）T Sugita et al, Appl Environm Microbiol 71, 7626-7629, 2005.
9）菊池賢, Caving Journal 37, 48, 2009.

26）Ivanov, II, K. Atarashi, N. Manel, E. L. Brodie, T. Shima, U.
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and D. R. Littman. Cell 139:485-498.（2009）

THE CHEMICAL TIMES

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（通巻221号）

15

Cica Geneus Staph POT Kitの原理とメチシリン耐性黄色ブドウ球菌の分子疫学
Principle of Cica Geneus Staph POT Kit and molecular epidemiology of methicillin-resistant Staphylococcus aureus
愛知県衛生研究所

主任研究員

鈴木

匡弘

MASAHIRO SUZUKI (Senior Researcher)
Laboratory of Bacteriology, Department of Microbiology and Medical Zoology,
Aichi Prefectural Institute of Public Health

1．はじめに
1.
はじめに

1．はじめに2.
MRSAの系統

メチシリン耐性黄色ブドウ球菌（MRSA）
は、現在にお日本でどのようなMRSAが検出されるか整理するためいても医療現場で最も多く検出される薬剤耐性菌であに、MRSAの分類法について紹介する。MRSAは、遺伝る。いわゆる院内感染原因菌として、感染管理が欠か的背景の研究から多くの系統が存在することが判明してせない病原菌である。日本で検出されるMRSAの多くいる。MRSAはもともとメチシリン感受性黄色ブドウ球菌

は、全てのβ−ラクタム薬（抗MRSA活性を持つセファロ（MSSA）が、耐性遺伝子であるmecAを獲得したことにスポリンを除く）に耐性を獲得しているのみならず、ゲンタ

よって発生したと考えられている。MRSAの系統は、mecA

マイシンやクリンダマイシン、レボフロキサシンなど多くの遺伝子が挿入されたゲノムそのものの系統とmecA遺伝子

臨床上重要な薬剤にも耐性を示す。MRSAがマスコミを黄色ブドウ球菌に運び込むStaphylococcal cassetteの話題に上ることは少なくなったが、検出数自体は増加

chromosome mec（SCCmec）のタイプとの組み合わせで決傾向にあり、普通に存在する薬剤耐性菌となってしまっ

めると理解しやすい。

た。

ゲノムそのものの系統を決めるためには、multilocus

さらに医療行為との関連性が見いだされないにもかsequence typing（MLST）が利用される2）。MLSTでは、7

かわらずMRSA が 検 出される、いわゆる市中獲 得 型

カ所のハウスキーピングジーン塩基配列の多型を利用す

MRSA（CA-MRSA）の存在が指摘されている。特に北る。得られた塩基配列はMLSTのデータベースと照合し、米では高病原性型のCA-MRSAが蔓延し、問題視され

sequence type（ST）を決める。また近縁なST型同士をまとている1）。幸い日本では未だ高病原性型CA-MRSAのめclonal complex（CC）とすることもある。

蔓延は見られないようだが、CA-MRSA自体は決して少
なくない。

16

SCCmecはcassette chromosome recombinaseとmec
gene complexの種類の組み合わせからtypeが決めら蔓延状態にあるMRSAだが、医療現場における感染れ、その他の挿入部分の構造からsubtypeが決められ管理の徹底によって院内感染を減らす事ができる。特にる。SCCmecのtypeやsubtypeの種類は研究の進展ととも入院患者へのMRSA伝播抑制は医療現場の努力によっに増えつつあるが、世界で分離されるMRSAが保有するて達成可能と考えられ、多くの病院で感染対策が効果を

SCCmecの多くはtype I〜Vである3）。

上げている。そこで感染対策の一助として院内伝播の実ST型とSCCmecの組み合わせで決めたMRSAの系統態を可視化できる分子疫学解析を紹介し、分子疫学解は、クローンと表現される。日本の病院では、ST5（または析の敷 居を下げるために開 発、キット化されたPhage

CC5）
かつSCCmec type IIを保有するNew York / Japan

ORF typing法（POT法）
およびCica Geneus Staph POT（NY/Japan）
クローンが大多数を占める4）。また近年話題

Kit（以下Cica POT Kit）
について解説する。

となることの多いCA-MRSAとしてはST8（またはCC8）かTHE CHEMICAL TIMES

2011  No.3
（通巻221号）

Cica Geneus Staph POT Kitの原理とメチシリン耐性黄色ブドウ球菌の分子疫学

つSCCmec type IVのクローンが多い。日本で分離される

1．はじめに
4.
MRSAの感染対策

CA-MRSAの中には、Toxic shock syndrome toxin-1（毒素性ショック症候群毒素-1）を産生するものもある。しMRSAは日本では広く蔓延しているため、ある程度の規

かし、ほとんどの場合Panton-Valentine Leicocidin（白模の病院であれば1ヶ月に少なくとも数株程度は検出され血球破壊毒素）は産生しない。また小児を中心にST89ると考えられる。MRSAが検出される原因は、病院外部か

かつSCCmec type IIのクローンが流行しており、表皮剥ら持ち込まれるMRSAが存在することである。抗生物質の奪毒素（ETB）
を産生することからブドウ球菌性熱傷様使用によってMSSAがMRSA化することは通常ない。

皮膚症候群（SSSS）
やとびひの起因菌となる。

MRSAの感染対策としては接触感染予防策の徹底などが基本となるが、ここでは同一株の伝播を分離菌株の1．はじめに3.
クローンと株

遺伝子型から解析し、集団感染の範囲を特定できる分子疫学解析について説明する。

臨床検体や環境材料などから分離同定された菌は株

病院には常に外部から持ち込まれるMRSAが存在すと呼ばれる。クローンは株の集合とも言えるが、同一クローることは、前述の通りである。したがって、MRSAが検出さンに分類される株間にも多様性が見られる。例えばNY/れたことと、MRSAが院内伝播したことは必ずしも一致しJapanクローンに分類される株を、パルスフィールドゲル電ない。そこで検出されたMRSAが持ち込みなのか、院内

気泳動（PFGE）解析すると多様なPFGEパターンを示す。

伝播なのかを判断する必要が出てくる。

しかし同一クローンに分類される株間には共通点が多く、ここで分子疫学解析が威力を発揮する。MRSAには保有する毒素遺伝子や薬剤感受性パターンなどには一多様性があるため分子疫学解析によって、多種類の遺定の傾向が見られる。

伝子型に分類できる。外部から持ち込まれた株の場合、クローンによって多様性の程度は様々で、PFGE解析

それぞれの遺伝子型は異なると期待され、実際分子疫の結果を見る限りNY/Japanクローンには高い多様性が見

学解析を実施するとほとんどの場合すべて異なる遺伝子られるが、小児で流行しているST89かつSCCmec type II型となる。一方病院内伝播の場合、通常1つの株が広がのクローンの多様性は乏しく、株を識別することが困難でることが多いと考えられ、分子疫学解析すると同一遺伝

ある
（図1）。

子型となる。
MRSAの遺伝子型を決める手法としては、PFGE法
が標準法である。PFGE法ではゲノムDNA全体を制限酵素で切断、電気泳動し、電気泳動パターンから遺伝子型を決定する。菌株識別能力および再現性に優れ、適用可能な菌種が多いなど分子疫学解析にふさわしい
多くの特徴を持つ。MRSAも含めた黄色ブドウ球菌の解析においても株レベルの多様性を検出可能な優れた菌株識別能を示し、特にNY/Japanクローンによる院内感染を調査するには、PFGE以外の方法では菌株識別能が不足するため分離株を十分に分けられない傾向にあった。その一方で特殊な電気泳動装置を必要とすることや作業者のトレーニングを必要とすることなどに加え、解析結果が得られるまで少なくとも3日と時間がかかると

図1 NY/Japanクローンおよび小児流行クローン各10株のPFGEパターン
疫学的に関連性が見いだされないNY/Japanクローン様分離株（2002～2006
年、5医療機関で分離）
および小児流行クローン分離株（2002～2006年、5医療機関で分離）各10株のPFGEパターンをデンドログラム解析。NY/Japanク
ローン様分離株は多様なPFGEパターンが見られる（クラスターＡ）。一方、小児流行クローン分離株のPFGEパターンはよく似ており、多様性に乏しい
（クラス
ターＢ）
。Cica POT Kit解析結果においても同様の傾向が見られる。

いう欠点がある。また、手軽に実施することが困難であり、時間もかかることから院内感染が疑われた際の調査手法としてどの医療機関でもPFGE解析を行えるわけではない。

THE CHEMICAL TIMES

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（通巻221号）

17

1．はじめに
5.
POT法開発の目的

Genomic island：ゲノム中に毒素遺伝子などが連なって挿 入されている部 分がある。これらの遺 伝 子 群は、先に述べたように、MRSA院内感染が疑われた際に、元々のゲノムには存在せず外来性である。病原性に関PFGE解析を実施することは敷居が高い。そこで黄色ブ

わるgenomic islandの場合、pathogenicity islandと呼ばドウ球菌、特にMRSAの集団感染時に容易に分子疫学れる。その他機能不明の外来性遺伝子群やSCCmecも解析を実施可能とすることを目的にPOT法は開発されgenomic islandの一種である。同一クローン内におけるた 。NY/Japanクローンが圧倒的多数を占める日本の保有genomic islandやgenomic island内の多様性は高環境においても、十分な菌株識別能力を発揮するよう株

くない。Cica POT Kitでは、Mu508）と呼ばれるMRSA株

レベルでの識別を可能とすることを目指した。そのため、で見いだされたgenomic islandから1個のORFを検出しPOT法は、分離株の近縁関係を捉えるよりむしろ分離株ている（表1 POT2-8）。加えてSCCmecのtype IIとIVがが同一か否かを判定することに主眼が置かれている。

同 定 できるようmec gene complex class A および B、

POT法開発の目標をまとめると以下のようになる。

cassette chromosome recombinase A2などSCCmec関（1）
菌株識別能力：NY/Japanクローンのタイピングが可能と連遺伝子を5個検出している（表1 POT1-1〜4, 7）。

5）なるよう、PFGE法と同等の株レベルでの菌株識別能力の実現。

Prophage：黄色ブドウ球菌のゲノムには、通常1〜2個
程 度 のファージ が 溶 原 化している 7, 8）。Prophageも（2）
解析時間：半日程度で実施可能な迅速性の実現。

genomic islandの一種である。黄色ブドウ球菌ファージ（3）
必要機器：一般的な実験機器で実施できるようにする。

は様々なものが報告されているが、それぞれのファージを構成するORFのうち同一機能を担うと見られるORFの

Cica POT Kitでは論文発表されているPOT法の原種類は限られており、各機能に相当するORFが組み合法 を改良し、MRSAとMSSAの区別ができるようにする

わさり、ファージを構成している。したがってファージの種とともに、MRSAクローンの簡易同定機能を加えた6）。

類は多いが、ファージを構成する主なORFの種類はある

5）程度限定される。これらの中から適当なものを選択する
1．はじめに
6.
POT法の原理と、多くのクローンで株を識別可能な程度に保有パター
ンの多様性が見られる（図2）。Cica POT Kitでは、菌株POT法では菌株毎に保有状態が異なるORFを事前に選んでおき、それらの保有パターンをMultiplex PCRによって検出することで菌株の遺伝子型を決定する。
公表されている多くの黄色ブドウ球菌株全ゲノム配列をORF保有パターンの視点から比較すると、黄色ブドウ球菌内では菌株間に以下の違いが見られる。
Genomic islet：ゲノム内の所々にORF 1〜数個から構成される菌株毎に保有状態の異なる小領域“genomic
islet”が存在する。genomic islet は、全ゲノム塩基配列解析から存在が判明したが機能は明確でないことが多く今まであまり注目されてこなかった7）。しかし黄色ブドウ球菌では、genomic isletの保有パターンはMLST解析に
よって得られるCCと一対一で対応する6）。Cica POT Kit
ではgenomic islet 2個を検出し、クローンの簡易同定に利用している（表1 POT1-5, 6）。採用した2個はMRSAに多いクローンの識別がなるべく正確となるよう選択してある。

18

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（通巻221号）

図2 POT法の概念図
POT法では菌株識別のためファージを構成するORFから適当なものを選んで検出し、その保有パターンによって遺伝子型を決める。
ａ ファージの模式図。黄色ブドウ球菌ファージは機能単位でORFが組み合わさったモザイク構造となっている。模式図では同一番号の部分は同一ORFから構成されているとする。1、4、6を検出した場合ΦA、ΦB、ΦCはそれぞれ＋－－、－＋＋、－－＋となる。
ｂ 黄色ブドウ球菌ゲノムに溶原化しているファージの模式図。黄色ブドウ球菌
ゲノム中には1～2個のファージが溶原化していることが多い。左のゲノムには
ΦAおよびΦB、右のゲノムにはΦAおよびΦCが溶原化しているとする。模式
図ａの1、4、6を検出した場合左右のゲノムはそれぞれ＋＋＋、＋－＋となり、POT法ではこのパターンを遺伝子型とする。ファージを構成するORFは多い
ため、溶原ファージを構成するORFの組み合わせは複雑となり、菌株識別に利用することができる。

Cica Geneus Staph POT Kitの原理とメチシリン耐性黄色ブドウ球菌の分子疫学識別のためprophageを構成するORFを13個検出し（表

TBEバッファーを用いる。4%アガロースゲルの調製には慣1 POT2-2〜7, POT3-1〜7）、株レベルでの菌株識別をれが必要なので、プレキャストゲルの利用も検討する価値実現している 。

がある。プレキャストゲルのブランドによっては染色に時間

5）Cica POT Kitでは上記21種類のORFに加え、トランがかかるため、染まりが悪い場合は染色時間を延長す

スポゾンTn554の検出を加えている（表 1 POT2-1）。

る。Cica POT Kitによる増幅バンドは明瞭な事が多いが、Tn554は同一CCに分類される株間においても保有の有薄いバンドでもサイズが一致すれば“＋”にとる。非特異バ

無に差があるため、菌株識別能力の向上に貢献していンドの出現は少ないが、出現した場合は無視する。

る。
1．はじめに
8.
POT型
1．はじめに
7.
Cica POT Kitの実施手順

POT型への変換：Cica POT Kitでは結果の取り扱い

POT法はMultiplex PCRによる分子疫学解析法であるを容易とするため、増幅バンドの有無を1、0に置き換え、さため、通常のPCRを実施する機器が必要となる。Cica

らに十進法に変換することでPOT型としている（表1）。

POT Kitの操作手順はPCRに不慣れな検査者が操作する可能性も考慮し、微量なピペッティングを極力減らすよう

表1 図3のCica POT Kit解析泳動パターンからPOT型への変換

試薬が調製してある。
テンプレート調製：Cica POT Kitでは、熱抽出サンプル
をテンプレートとして使用する。
ところが黄色ブドウ球菌、特にMRSAは細胞壁が頑丈で単に蒸留水に懸濁して加熱しただけでは十分量のテンプレートが得られないことが多い。リゾスタフィンを使うことで確実にテンプレート調製できるが、リゾスタフィンの失活に注意する必要がある。Cica
POT Kitでは、Cica Geneus DNA抽出試薬の使用を推奨しており、同試薬の使用によって容易に熱抽出サンプルを調製できる。
PCR反応液調製：Cica POT Kitには、プライマーやTaqなどPCR反応液調製に必要な試薬が一通り同梱されている。また、PCR反応液調製の際に蒸留水は必要ない。
Cica POT Kitでは、菌株識別のためのORF 22個を2本のPCR反応チューブで増幅する。PCR反応液はプライ
マーミックス（Mix.1,Mix.2）
それぞれについて調製する。
5X AptaTaq DNA Master、PCRサプリメント、プライマー
ミックスを1検体当たり4μLずつ混合し、テンプレートを各反
応液に8μLずつ添加し、遺伝子増幅装置にセットする。

POT型は、POT1-POT2-POT3と3つに分けて記述して遺伝子増幅装置の機種間差による影響はほとんどないといる。同一株ではPOT1-POT2-POT3と3つの数値全て考えられる。
しかし、複雑なMultiplex PCRであるため、反が一致する。

応チューブと遺伝子増幅装置の相性が悪い場合、増幅が悪くなる可能性がある。

POT型の3つの数値のうち、株を識別している部分はPOT2とPOT3である。この部分は主にファージを構成す

増幅産物の検出：通常のミニゲル電気泳動装置で、るORFの保有パターンから計算されている。またPOT1の各PCR増幅バンドを分離可能である。ゲルとしては4%ア

数値はSCCmec関連ORFの検出結果とgenomic isletのガロースゲル、バッファーとしては0.5Xあるいは1.0Xの保有パターンの組み合わせから計算されるため、MRSATHE CHEMICAL TIMES

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（通巻221号）

19

クローンと相関があり、この数値から検査した株のMRSA

文発表済みのPOT法原法でORF 1個違いかつ同一クローンが大まかに推定できる（表2）。従ってPOT1の数

PFGEパターンの分離株対 5）については同一POT型と値が異なる株の場合、両者は遺伝的に遠いと考えられなった。その一方5組（13％）は同一由来株である可能る。例外としてSCCmec type IIのcassette chromosome

性が高いにもかかわらずORF 2個以上異なるPOT型とrecombinaseは脱落しやすいようで、例えばNY/Japanクなった。POT法では溶原ファージの脱落あるいは溶原化

ローンのPOT1の値は通常93であるが85となる株も存在

によって本来同一の株が異なるPOT型となる可能性がする。同様に小児流行クローンのPOT1の値は通常73で15%程度あると考えられる。ORF 1個違いのPOT型のあるが65となる株がしばしば見られる（図1）。

判定についての判断は、さらなるデータの蓄積が必要で

表2 POT1の値と日本で分離されるMRSAクローンの関係ある。
表3 同一患者由来株をCica POT KitおよびPFGE法解析した結果の比較

1．はじめに10.
Cica POT Kitによる院内感染の解析
1．はじめに
9.
Cica POT Kitの性能
9.1 Simpson’s index
Cica POT Kitの菌株識別能力を判断するために、病

図3は、ある病院の同一病棟で発生したMRSA集団
感染から得られた株をCica POT KitとSmaI切断によるPFGE法で解析した結果である。同一感染源由来と考え

院内で水平伝播した可能性の低い392株の黄色ブドウ球菌を使用し、Simpsonʼs indexを計算した9）。Simpsonʼsindexは互いに関連のない2株をタイピングしたとき、異なる株と判定される確率である。使用菌株の内訳はNY/JapanクローンMRSA 255 株、その他のMRSA 65 株、
MSSA 72株である。供試菌株は、Cica POT Kitおよび
SmaI切断によるPFGE解析を行った。PFGEパターンは、
バンド1本違いで異なるパターンとした。
392 株のMRSAはCica POT Kitでは232タイプに、PFGEでは249タイプに分類することができ、Simpsonʼsindexはともに約0.99であった。
9.2 POT型の安定性
38名の患者から間隔を開けて1名につき2株ずつ、合計 76 株のMRSAを採 取した。分 離 間 隔は3〜68日であった。供試菌株は、Cica POT KitおよびSmaI切断によるPFGE解析を行った。PFGEパターンは、バンド1本違いで異なるパターンとした。
32名の患者から分離された32組の分離株（84.25%）
はPOT型、PFGEパターンともに同一となった（表3）。論20

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2011  No.3
（通巻221号）（a）（b）

図3 集団感染由来MRSAのCica POT Kit解析及びPFGE解析
集団感染発生が疑われた同一病棟から得られた9株のMRSAをCica POT Kit（ａ）
およびPFGE法（ｂ）
で解析した。Cica POT Kit、PFGE法ともに菌株番号1～3、5、7が同一パターン（POT型93-190-103）となり集団感染が強く示唆された。加えて菌 株 番 号 4および 6が同 一パターン（POT 型 93-190-98）となり、93-190-103とは別の集団を形成していた。菌株番号8（POT型93-223-53）
および9（POT型93-226-105）
はPOT型、PFGEパターンともに異なっており、集団感染とは異なるMRSAと考えられる。
50：50bpラダー、PC：ポジティブコントロール、1～9：菌株番号、L：λラダー、SM：画像解析用サイズマーカー

Cica Geneus Staph POT Kitの原理とメチシリン耐性黄色ブドウ球菌の分子疫学

られる分離株（1〜3、5、7）は、同一POT型（93-190-103）
かつ同一PFGEパターンを示している。また別の2株（4、6）についても、同一POT型（93-190-98）かつ同一PFGE
パターンを示し同一株であることを示唆している（表1）。
一方菌株番号8および9については、POT型（8：93-22353、9：93-226-106）
およびPFGEパターンともに異なっており、集団感染とは関連のない株と判定される。
同一病院で短期間に分離された株を解析した場合、Cica POT KitとPFGE法の結果は良く一致する。Cica
POT Kitでは、複数分離株が同一POT型となった場合に集団感染の発生を疑う。POT型から菌株間の近縁関係を推定することは困難であり、ORF 1個違いのよく似たPOT型となった場合は、異なる株である可能性が高い。例外的にPOT2とPOT3の値が同じ、かつPOT1の値
が93と85となった場合に限り、同一株由来の可能性がやや高いと考えられる。院内感染の有無を判断する際にはCica POT Kit、PFGE法どちらの場合でも、入院病棟や担当した医療スタッフなど、遺伝子型以外の疫学情報も加味して総合的に判断する必要がある。
1．はじめに
11.
おわりに
POT法は、MRSA院内感染時における分子疫学解析の敷居を下げるための新しい方法である。現在のとこ

5）M. Suzuki, Y. Tawada, M. Kato, H. Hori, N. Mamiya, Y.
Hayashi, M. Nakano, R. Fukushima, A. Katai, T. Tanaka,
M. Hata, M. Matsumoto, M. Takahashi and K. Sakae. J.
Appl. Microbiol. 101：938-47.（2006）6）M. Suzuki, M. Matsumoto, M. Takahashi, Y. Hayakawa
and H. Minagawa. J. Appl. Microbiol. 107：1367-74.
（2009）
7）M.T. Holden, E. J. Feil, J. A. Lindsay, S. J. Peacock, N. P.
Day, M. C. Enright, T. J. Foster, C. E. Moore, L. Hurst,
R. Atkin, A. Bar ron, N. Bason, S. D. Bentley, C.
Chillingworth, T. Chillingworth, C. Churcher, L. Clark,
C. Corton, A. Cronin, J. Doggett, L. Dowd, T. Feltwell,
Z. Hance, B. Harris, H. Hauser, S. Holroyd, K. Jagels, K.
D. James, N. Lennard, A. Line, R. Mayes, S. Moule, K.
Mungall, D. Ormond, M. A. Quail, E. Rabbinowitsch, K.
Rutherford, M. Sanders, S. Sharp, M. Simmonds, K.
Stevens, S. Whitehead, B. G. Barrell, B. G. Spratt and J.
Parkhill. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 101：9786-91.
（2004）
8）M. Kuroda, T. Ohta, I. Uchiyama, T. Baba, H. Yuzawa, I.
Kobayashi, L. Cui, A. Oguchi, K. Aoki, Y. Nagai, J.
Lian, T. Ito, M. Kanamori, H. Matsumaru, A. Maruyama,
H. Murakami, A. Hosoyama, Y. Mizutani Ui, N. K.
Takahashi, T. Sawano, R. Inoue, C. Kaito, K. Sekimizu,
H. Hirakawa, S. Kuhara, S. Goto, J. Yabuzaki, M.
Kanehisa, A. Yamashita, K. Oshima, K. Furuya, C.
Yoshino, T. Shiba, M. Hattori, N. Ogasawara, H.
Hayashi, K. Hiramatsu. Lancet. 357：1225-40.（2001）9）P.R. Hunter and M.A. Gaston. J Clin Microbiol 26：
2465-6.（1988）

ろ解析実績は少なく、今後性能の検証やデータの蓄積が必要になる。その一方でPOT法によって迅速に結果が得られ、結果は施設間比較が容易であるといった特徴がある。Cica POT Kitを利用することでMRSAの分子疫学解析は容易となる。Cica POT Kitが感染管理に役立つことを期待する。

参考文献
1）M. Z. David and RS Daum. Clin. Microbiol. Rev. 23：
616-87.（2010）2）M. C. Enright, N. P. Day, C. E. Davies, S. J. Peacock and
B. G. Spratt. J. Clin. Microbiol. 38：1008-15.（2000）
3）J.A. Otter and G. L. French. Lancet. Infect. Dis. 10：22739.（2010）4）T. Ohkura, K. Yamada, A. Okamoto, H. Baba, Y. Ike, Y.
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58：1329-36.（2009）

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ドイツの切手に現れた科学者、技術者達（34）アルバート・アインシュタイン（最終回）
Scientists and Engineers in German Stamps (34). Albert Einstein
筑波大学名誉教授

原田馨

KAORU HARADA
Professor Emeritus, University of Tsukuba.

1．はじめにアルバー
ト・アインシュタイン
アルバート・アインシュタイン（Albert Einstein、1879-1955）、
ドイ
ツの物理学者、後にアメリカ国籍を取得した。
アインシュタインは、ユダヤ系ドイツ人の子として南ドイツのウルム（Ulm）に生まれた。子供の頃のアインシュタインは、将来の偉大な科学者をうかがわせるようなことはなく、3歳頃まで口もよくきけなかったようだ。1896年にスイスの連邦工科大学で電気工学と物理学を学んだが、なかなか就職先が見つからず友人の父親の世話で1902年にベルンにあるスイス特許局の技師となる。1909
年にチューリッヒ大学の助教授となり、1911年にはプラハ大学の教授、1912年にはチューリッヒ大学の教授となる。1914年から1933年までベルリン大学教授、およびカイザー・ヴィルヘルム研究
所物理学部長を務めた。アインシュタインは、1933年にナチスがベルリン国会図書館入口近くにあるアインシュタインの
ブロンズの記念板。
アインシュタインが、
ドイツ科学アカデミーの会員としてこの図書館を利用したことを記念したものである。

ドイツの権力を握るとアメリカへ亡命し、プリンストン高等研究所教授となり、1940年にアメリカの市民権を得た。
アインシュタインの研究はそのスケールが壮大であり、物理学の本質に関するものである。1905年にアインシュタインは、三編の論文を発表した。それらは、（1）特殊相対性理論、（2）
ブラウン運動に関する分子運動論、および（3）光電効果の光電子理論
に関するものであった。このようなノーベル賞クラスの画期的な新理論が、一個人により同じ年に三編発表されたことは驚くべきことであった。この1905年は、アインシュタインの「驚異の年」と云われる。この驚異の年から十年後には「一般相対性理論」
を発表
し、ニュートンの力学は宇宙法則の特別な場合であることを示し、この一般相対性理論に基づき宇宙論を展開した。この理論が発表されて間もなく、光は強力な重力場で屈折するという彼の予言がイギリスの皆既日食観測隊により証明され、学会に大きなインパクトを与えた。アインシュタインは、1921年に光電子理論の発22

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ドイツの切手に現れた科学者、技術者達（34）アルバート・アインシュタイン

ミュンヘンのドイツ博物館に展示されているアインシュ 誕生の地、ウルムの駅前にあるアインシュタインのモ ウルムにあるアインシュタインの泉。アイスクリームコー
タインの胸像。
ニュメント。
ンと舌を出したアインシュタインが現れて驚く。

見によりノーベル物理学賞を受けたが、有名な相対性理

原子爆弾による広島、長崎の惨状を知り、核兵器廃止運論ではノーベル賞を受賞していない。

動を含む平和運動に尽力した。数々の輝かしい業績を成

1921年ポツダム天文台に建てられたアインシュタイン塔し遂げたにもかかわらず、その生活は極めて質素であっは、相対性理論から予測される、太陽の巨大な質量によるた。1945年にプリンストン高等研究所を退いた後も、研究

スペクトルの赤方への変移を測定するための塔望遠鏡で室を貸与され生涯好きな研究を続けた。

あり、塔が望遠鏡の筒の役割をした一種の分光器である。

※本稿に掲載の写真は、著者の撮影によるものである。

現在のアインシュタイン塔は、教育目的のために再建されたものである。アインシュタイン塔の近くに大きなドームがあり、その中に屈折天体望遠鏡がある。この天体望遠鏡は、現在では古く且つ小さいので天文学の第一線で使用される
わけではないが、教育目的のためには立派なものである。
ドームの中には、アインシュタインの像があった。
1939年にアインシュタインは、ナチスが連合国に先んじて原子爆弾を開発することを恐れ、ルーズベルト大統領への原子力開発の進言に署名した。後に、マンハッタン計画として進められ、原子爆弾が完成した。アインシュタインは、

ポツダム天文台にあるアインシュタイン塔。

ポツダム天文台のあるアインシュタイン・サイエンスパークの案内板。

ポツダム天文台にある屈折天体望遠鏡。

屈折天体望遠鏡のドーム内にあるアインシュタイン像。

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23

ドイツの切手に現れた科学者、技術者達（34）アルバート・アインシュタイン
アインシュタイン生 誕
100年記念切手、1979
年DDR発行。
切手の下の部分は、ポツダムのアインシュタイ
ン塔のスケッチ。

1921年の光電子効果によるノーベル物理学賞受賞記念切手、1979年西ドイツ発行。

ゲッチンゲンにあるアインシュタイン通りの標識。

特殊相対性理論発表100年周年記念切手、2005年ドイツ発行。
E＝mc2 ：エネルギーと質量は、等価である。

編

表紙写真
チングルマ
（稚児車）
バラ科

チングルマは高山の雪渓周辺の草地や砂礫地に生え、草に見えますが背丈が10cm程の木で地面を這い、6、７月頃から径2～3cmほどの白い花を咲かせます。花の時
期はもとより、咲き終わってからも穂の時期、葉の紅葉の時期とそれぞれ違う花のような姿を現し、このケミカ
ルタイムズでも過去2回表紙に使っています。名の由来
は、古来の風車の玩具を「稚児車」と言いますが、チング
ルマの花びらが落ち、その後から白い穂が生え揃った時に、玩具の稚児車（チゴグルマ）に似ている事からと伝えられています。
（写真・文 北原音作）

集

後

記

例 年になく、いろいろな意 味で厳しいの切手に現れた科学者、技術者達（34）

夏をむかえる事となりそうです、皆様におアインシュタイン」を掲載させていただきま

かれましては、いかがお過ごしでしょうか。

した。

本誌では、鵜飼先生の「フラットパネル「ドイツの切手に現れた科学者、技術

ディプレイ概論（5）」、阿部先生の「細菌者達」は、本誌がA４版に装いを新たにし学の特別講義（3）」、菊池先生の「感染ました通巻187号（2003年1月）より掲載さ症 四 方 山 話（2）」、鈴 木 先 生 の「Cica

せていただいています、今回が最終回とGeneus Staph POT Kitの原理とメチシリなりました。

ン耐性黄色ブドウ球菌の分子疫学」ならびに原田先生の遺稿となりました「ドイツC K

なお、著者の原田先生の追悼特集の掲載を予定させていただきます。

〒103-0022 東京都中央区日本橋室町2丁目2番1号
室町東三井ビルディング
電話（03）
6214−1050   FAX（03）3241−1007
インターネットホームページ  http://www.kanto.co.jp
編集責任者 原田 義美
  平成23年7月1日  発行「無断転載および複製を禁じます。」