○参考人（三浦謹一郎君）　私は、最初にちょっと自己紹介させていただきますが、この春まで東京大学の工学部におりましたが、定年でやめまして、学習院大学で新しい生命科学の研究所をつくるということでそちらへ参りました。私は、出身は化学ですけれども、その後、生物関係の基礎的な研究機関を歩いてまいりまして、そして東大の
工学部へ参りました。これは、一つの時代の流れといいますか、工学部の中でバイオサイエンスをやろうということで、外から人を入れて新しい分野を築くと、そういうことで呼ばれたと思っております。
　そういう背景の人間でありますが、きょうはたんぱく工学を中心にしたバイオテクノロジーの最近の状況をお話しするようにというふうに伺っておりますので、私の仕事を中心にしまして、その分野の話をさせていただこうかと思います。皆様よく勉強していらっしゃって、あるいは失礼に当たるかもしれませんけれども、少し基本的なところからお話をさせていただこうかと思います。
　多少は今の井川先生と重複するところがあるかと思いますが、きょうお配りした資料の中で説明をいたしますのに横長のＢ４版のものの図を使いながら説明したいと思います。ただ、話の内容はもう一つ別につけてあります「蛋白質工学の進展」という、これは二年ほど前に書いたものですけれども、これが中心になると思います。
　今のお話にもありましたけれども、一九七〇年代の半ばごろに遺伝子操作技術というのが発展いたしました。これはちょっとさかのぼりますと、第二次世界大戦が終わったのがちょうど一九四五年でありますけれども、そのころまでには物理学で原子物理学あるいは量子論といったようなものが非常に発展をしてきまして、物理科学、フィジカルサイエンスという面では非常に大きな発展が遂げられてきたわけであります。
　戦後にサイエンティストたちが何をしようかということを考えました場合に、もちろんフィジカルサイエンスでさらに突っ込んで仕事をしようという人たちはもちろんおります。一つの行き方としては、生き物はどうして生きるんだろうか、生命の秘密に迫ろうということで仕事を始めた人たちがおります。そして、純粋な生物学者あるいは医学者といったような方たちのほかに、物理学だとか化学だとかを勉強している方たちも生命の問題を一つの新しいテーマとして取り上げようとして入ってきたわけであります。
　一九五〇年代、六〇年代にそういうことで生命のからくりというのが分子のレベルでだんだんわがってまいりました。これが分子生物学と呼ばれる学問の領域であります。この学問が発達しできますと、遺伝子の実体が今お話のあったＤＮＡというものでありますが、このＤＮＡの構造を調べようということであります。（ＯＨＰ映写）
　プリントで見ていただきますと一枚目の一番という図でありますが、ＤＮＡというのは二つの鎖からできた長い分子であります。そして、この一つの鎖の長さが、もし一つながりにつなげるとしますと、人間の場合は一・八メートルという非常に長い長さを持っているわけであります。ヒトの体の中には何兆という細胞があるわけですけれども、その細胞の中に含まれているＤＮＡを全部つなぎ合わせたと仮にしますと、地球から月まで七往復半ぐらいの長さになるという非常に大きな分子で、したがって大変な情報量を持っているわけであります。
　非常にきれいな二重らせん状態をとっているわけですけれども、それを広げてかいたのが右の図であります。縦にずっとつながっていますのが糖とリン酸がつながったバックボーンでありまして、それから塩基と呼ばれる物質がこういうふうに突き出しております。この塩基には四種類ありますが、今この二つの鎖がうまくつながり合うということは、両方の鎖から一つずつ塩基が向かい合いになりまして、その塩基の間で軽い結合ができます。これは非常に特異的な結合でありまして、こちらから例えばグアニンという塩基が出ますとこちらからはシトシンという塩基と、そういうふうに決まっております。その次に、ここではアデニンという塩基がありますが、それに対してはチミンという塩基があるというふうに組み合わせが決まっております。
　そこで、もし二つの鎖が分かれてまた新しい鎖をつくろうという場合には、新しい鎖の材料として塩基をこの上へ並べていくわけでありますけれども、先ほど申しましたように、塩基が対をつくる相手というのは決まっておりますから、前と全く同じ並びの塩基配列ができてくるわけであります。これが遺伝の性質をうまく説明する分子の仕組みでありますが、では、遺伝子の中にどんな情報が含まれているだろうかということをこれからお話ししてみたいと思います。
　生物の体をとってみますといろいろな物質でできております。たんぱく質あるいは糖質あるいは脂質、そのほかいろんなものでできております。もちろん水もたくさん含まれております。生物界はいろんな生物によって水分の含量は違いますけれども、大体において六、七〇％は水分であります。そして残りの三〇％がいわゆる固形分ですけれども、その半分がたんぱく質であります。体の中にはたんぱく質以外にもいろいろな物質があるわけでありますけれども、それらの物質は、動物であれば食物、それから植物であれば肥料あるいは空中の窒素とか、そういうものを材料にして自分の体に必要なものを合成していくわけであります。
　その合成をしていくのは、何十段階もあるいは百段階もたくさんの過程を経て、例えばＡという物質がＢになり、さらにＣになりということをずっとやっていって、最後にＺという目的の物ができるというようにたくさんの段階がございます。その段階に一つ一つ酵素というものが触媒として働いております。この触媒になる酵素を親の細胞と同じように持っていれば、子供の細胞は同じように体の中の物質をつくり上げることができる。つまり、親の耐性と同じ耐性を子供につくり上げていくことができるということになります。ですから、遺伝子の中には子供に伝えるべきものとして酵素の情報を持っていればよろしい、酵素の情報を持っていればすべての物質をうまく合成することができるということになります。
　では、酵素というものは物質的には何かといいますと、たんぱく質であります。最近、おととしでしたか、ノーベル賞の対象になりました仕事は、実はたんぱく質でない酵素活性を持ったものがあると、そういうことが対象になったんですけれども、常識的に言いますと酵素はたんぱく質であります。
　逆に、たんぱく質の中にはどんなものがあるかといいますと、酵素以外では、皆さん自分の体を考えてごらんになりますと、例えば皮膚の中にはコラーゲンというようなたんぱく質がありまして、あるいは筋肉の中にはミオシンとかアクチンとかそういったんぱく質があります。そういうものが体の形を形づくっているわけでありますので、体の形を形づくっているだけでなくて、例えば筋肉の場合ですと、二つの分子がうまく滑り合うことによって運動を起こすというようなこともやっているわけです。あるいは血液のことを考えてみますと、ヘモグロビンというようなたんぱく質がございまして、このたんぱく質がフレッシュな酵素をくっつけて体の隅々まで運んでいくというようなことをやっています。そういうようないろんな体の中での物質の輸送に関係しているたんぱく質があります。また、皆さんよく御存じのようにホルモンというものがありまして、体は非常に複雑なできぐあいですから、それをうまく動かしていくためには調節をうまくやらなければいけないというようなことがありまして、そのことをやっているのがホルモンですが、ホルモンの大部分はたんぱく質であります。小さなたんぱく質であります。
　そういうように、いろいろな働きを持った、しかも生物の体の中で大事な働きをする分子は何かといいますと、それはたんぱく質であります。そして、それらのたんぱく質の情報を遺伝子が持っていれば、生物は親と同じような働きをすることができるということになりますので、そのたんぱく質の情報が遺伝子の中に含まれているわけですけれども、それがどういうふうにたんぱく質に仕立て上げられていくかというところ、これも大要がわかっております。
　先ほどお話ししました遺伝子のＤＮＡの二つの
鎖のうちの片方の鎖のコピーをとります。遺伝情報というのは二つのＤＮＡの鎖の中で片方の鎖に含まれているとお考えください。で、七番のところにＤＮＡのコピーでありますところのメッセンジャーＲＮＡの構造がかいてありますが、Ａといったんぱく質の情報、少し飛んでＢといったんぱく質の情報、そういうふうに遺伝情報が並んでいるわけであります。それで、今はたんぱく質の構造を一々構造解析するのはなかなか大変なことで、それがこれからは必要なわけですけれども、ＤＮＡあるいはＲＮＡで分析するという方が進んでおりまして、今のお話でもそうでしたけれども、ＤＮＡの分析によってその人の持っている遺伝情報というのをはっきりとつかんでいくことができるわけであります。
　それで、例えば今七番の図でＡというところに相当するものを調べますと、この情報を調べますと、人間では大体皆さん同じ情報を持っているわけです。また、Ｂというところを調べでもほとんど同じ情報を持っているわけです。しかし、そのＡとＢの間に挟まれている部分はいわば情報のない部分であります。これはどんどんどんどん変異をしていきますから、この部分を調べると個人の差までわかってしまいます。ですから、昨年あたりも新聞によく出ていましたけれども、ＤＮＡを分析することによって生物の種類を調べることができる、あるいは人間ですと人間の人種がどういうふうな系統で出てきたかというようなことを調べることができます。それはＡとかＢとかたんぱく質の情報を持った部分でありますが、個人の識別をしようとしますと、そういうところでないところを分析しますと個人個人でみんな違ってきています。ですから、親子関係の鑑定とかそういうようなことにもこのＤＮＡの分析というのが使われるというような状態にまで来ているわけであります。
　さて、話を戻しまして、そのたんぱく質がどうやって合成されるかと申しますと、一枚目の右上の四番目の図ですが、細胞の核の中にＤＮＡというものがありますが、細胞核の外へ情報をメッセンジャーＲＮＡという形で取り出しできますと、細胞質の中で小さなリボソームという粒子にくっつきまして、その上でたんぱく合成が行われます。そのときに、たんぱく質というのはいろいろなアミノ酸からできているわけでありますが、そのアミノ酸がどういう塩基に対応しているかという遺伝暗号が既に解読されていまして、これは地球上の生物にとって大体共通の暗号を持っているということが知られるようになりました。しかし、生物ごとにまたちょっと違った変異をしている、違った暗号を持っているという場合もわかってまいりました。
　たんぱく質という物質が実際にどんな物質であるかということを次にお話ししたいと思います。
　二枚目の紙に行きますが、二十種類のアミノ酸が直線的に重合して非常に大きな分子になります。大体数十個から数百個のアミノ酸が直列につながったものがたんぱく質であります。ところが、たんぱく質という分子は直列につながったものが伸び切ったひもの状態であるわけではありませんで、分子の中で近寄ってくっつき合うような場所が幾つかございます。
　二枚目の三番という右下の方の図でありますけれども、たんぱく質の中でアミノ酸の性質によりまして、例えばプラスの電荷を持っているものとマイナスの電荷を持っているものが近寄りますと、そこでもってイオン結合というものがかかりまして、二つが近づいてとまるというようなことがあります。あるいはそこにベンゼン環が二つかいてありますが、ベンゼン環を持っているフェニルアラニンとかタイロシンとかそういうアミノ酸が近寄りますと、それらが近づいて軽く結合をいたします。あるいは下の方に水素結合というのがかいてありまして、これも弱い結合ですけれどもとまります。あるいはイオンを持ったアミノ酸がありますと、ここにちょうどかいてありますが、イオンを持ったアミノ酸が二つ近寄りますと、システインというアミノ酸ですけれども、近寄りますと、ＳｌＳのブリッジがかかります。これは共有結合で非常に強い結合であります。そういった式の結合がいろいろかかりまして、たんぱく質の分子全体を一つの特徴のある形にするわけであります。
　ここではキモトリプシンという一つの消化酵素を例に挙げてお話ししたいと思います。
　左下の四番の図です。ここのところに縦にかいてありますのが、アミノ酸をずっと並べてかいてあるというわけなんですけれども、実は全体が先ほどのようないろんな種類の結合によりましてこういうある特別の形になるわけです。今これは平面図でありますけれども、三次元構造としてあるわけです。そのときに、この左側を見ますと、黒い丸が五十七番、百二番、それから百九十五番とありますが、この三つのアミノ酸は、アミノ酸の配列順序で見ましたときは随分離れているわけですけれども、実際の立体構造をとりますとこの辺にまとまっているわけです。この辺にまとまっていて、そこがいわば活性中心でありまして、ここから出ていますセリンというアミノ酸あるいはアスパラギン酸というアミノ酸、そういうものの持っている基が加水分解作用をする。それで、たんぱく質をあるところで分解する。そういうような作用を持っているわけであります。
　ここでは何げなくこういう図を示したわけでありますけれども、この図はたんぱく質のアミノ酸の配置をすべて決めて、それを図式化するわけです。最近はコンピューターがありますので、非常にそれがうまくできるようになっているわけでありますけれども、そのコンピューターで図を描き出すためにいろんな仕事が必要になります。そこのところが、恐らく次のステップでいろんなたんぱく質について構造を明らかにして、そしてその作用する状態を明らかにしていくということが生物を理解するのに一番重要なところだと私は思いますが、その方法を新しく開発していくというところがまた望まれているところだと思います。
　三枚目に、私どもがやっていますものを一つ例に挙げてお話ししたいと思います。
　体の中にたんぱく質を分解する酵素があります。プロテアーゼと言います。非常に大事な物質であるたんぱく質を分解するものだから、これは邪魔者ではないかと思われるかもしれませんけれども、プロテアーゼというのは実は非常に大事な酵素でありまして、たんぱく質をずたずたに切ってしまうという場合ばかりではありませんで、たんぱく質の中である一カ所だけ切断をするというような作用を持っているものもあります。そして、そういう作用によってあるたんぱく質を活性化することができます。
　例えば、先ほどのキモトリプシンというようなたんぱく質は、まずたんぱく質としてでき上がりますときにはキモトリプシノーゲンといったような長いたんぱく質としてでき上がるんですけれども、その中の一カ所を切断することによってキモトリプシンという酵素ができ上がって活性化いたします。
　皆さんの興味を持たれるのは、病気に関係したようなことに多分興味を持たれると思いますけれども、最近騒がれているエイズウイルスなどを考えてみますと、エイズウイルスは、今、井川先生が話されたように、ＲＮＡを遺伝子とするウイルスであります。そのＲＮＡ遺伝子を増幅するために、特別の遺伝子増幅のための酵素を持っております。この酵素が、普通の場合には静かな状態でいるわけですけれども、それをどこか一カ所切断すると目覚めて活性化するわけです。それは、ある特定のプロテアーゼがそういうことをやるわけであります。ですから、エイズウイルスの増殖を阻害しようということであれば、そのプロテアーゼの働きを抑えるというようなことが一つの行き方になるわけであります。あるいは最近老化の問題というような問題が非常に問題になっておりますけれども、老化現象というのは恐らく体の中の物質代謝が正常にいかなくなってくる、ある老廃物がたまってそれが何かをするとか、あるいはあるべきものがどんどん壊されてしまうとか、そう
いうバランスがまずくなっていくんだろうと思います。老化というのは、がんと同じようにいろんな局面があって、非常に複雑だと思いますが、一つの点では、例えばたんぱく質の代謝といいますか、プロテアーゼの働きというのがかなり大事な働きをしているのではないかというふうに思われる節があります。
　そういうようなことで体の中で非常に大事な働きをしているプロテアーゼという酵素、これの働きを野放しにしておきますとなかなかぐあいが悪いわけです。それで、この作用を抑えるような阻害剤というものが天然にございます。そこに「インヒビター」と書いてありますが、それはプロテアーゼの、たんぱく分解酵素の作用を抑える阻害剤であるという名前なんですけれども、この名前はちょっと余りいい名前ではないと私は思っているんですが、酵素に対する調節剤とお考えいただければいいと思います。それで、今この手が酵素であるとしますと、右手のげんこつが阻害剤であるとしますと、この酵素の働く場所へげんこつの部分がちょうどぴったりはまり込んで、そして酵素の働きを抑える、そういう形になっているわけです。
　そのちょうどげんこつに当たる阻害剤の一つを私どもは詳しく研究しました。これは日本で非常によく構造が研究されているたんぱく質の一つで、こういう研究をするのに非常にぐあいがいいと思ったからであります。このたんぱく質は今の図でちょっと薄くかいてあります上の方の部分がプロテアーゼという酵素で、下の方が阻害剤であります。今お話しするのは放線菌という、ストレプトマイセスという菌から取りましたインヒビターでありまして、これはＳＳＩという略称で呼んでおります。
　このＳＳＩというもの、先ほどげんこつで示したものですが、これを結晶にしまして、それをエックス線で解析しますと原子の位置が全部決まります。それをあらわしたものがこれであります。この形はちょうど皆さんは九州の地図に非常によく似ていると思われると思いますが、このちょうど北九州に相当するあたりが酵素の活性部位にうまくはまり込んでいくということによって酵素の活性を抑えることができます。
　そこで、私どもはこの阻害剤の遺伝子を取りまして、それをいろいろ変化させていくことにしました。この遺伝子の構造がわかってきたときにいろいろなテクニックが発達してきたわけですけれども、そのテクニックを逆に利用しますと遺伝子を改造することができます。その遺伝子の中でちょうどここに相当する部分だけを改造するとか、あるいはこの辺に相当する部分だけを改造するとか、そういうことが今は原則的にはどんな場合でもできるようになっているわけです。それをやりまして、私どもはここを変えることによって別のプロテアーゼにぴったりはまり込んでいくような酵素をつくり出すことができたわけであります。
　そういう仕事をやっていきますときに一番大事なことは、酵素たんぱくあるいは阻害剤のたんぱくですが、たんぱく質の構造をしっかりとあらわすことが必要であります。そして、その作用点をはっきりさせるというようなことが大事であります。それには、非常に基礎的なことでありますが、物理的なサイエンス、フィジカルサイエンスをやってきた人間と一緒になって仕事をするということが非常に大事なことではないかというふうに考えております。
　そういう意味で、今も井川先生のお話にありましたように、例えばヒトのゲノム解析をするというような問題を考えましたときに、まだ実は技術的にいろいろやらなければいけない点があるわけであります。例えばＤＮＡの構造を非常に迅速に解析するというようなことも必要でありますが、また一方、実際にそのＤＮＡの上に含まれている情報のうち、いろいろなたんぱく質の情報が含まれていることになるわけですけれども、そのたんぱく質の実際の姿をつかまえるということが非常に大事になるわけです。そのたんぱく質をつくらせるときに、現在の遺伝子工学というテクニックを使いますと、細胞の中にある遺伝子を突っ込んで、そして細胞の道具立てを利用してたんぱく質をつくらせているわけですけれども、細胞はこちらがつくらせようと思っているたんぱく質以外にいろいろな種類のたんぱく質を合成いたします。ですから、非常にきれいなたんぱく質を合成するということがなかなか難しい、また量的にたくさんつくるということにある限度があるというようなことがあります。そこで、もっと抜本的にたんぱく質を純粋にたくさんつくり出すという方法を考える必要があると思います。
　そのことをするためにいろいろな努力があると思いますが、私どもは、細胞の中で動いているたんぱく質の合成装置でありますが、この装置を試験管の中でうまく組み立ててたくさんたんぱく質をきれいな形でつくり出そうということを考えて今仕事をしております。
　現在の細胞は非常に進化して複雑になっていますけれども、恐らく生命の起源の状態からたんぱく質の合成はあったと思いますが、そのころまでさかのぼって考えてみますと、たんぱく質の合成装置というのはもっともっと単純なものであっただろうというふうに想像されます。どこまでたんぱく質の合成装置が単純化されるかというような問題、あるいはたんぱく質合成はどういう状態で始まったのかという問題をとらえることは生物進化あるいは生命の起源をたどる問題にもなるかと思います。ですから、この問題は非常に応用的な問題につながっておりますけれども、一面では学問的に非常に基礎的な問題でもあるということであります。この辺が、私は最近思うのですが、非常に基礎的な学問と社会での応用ということが近くなっていて、その辺が今までの学問の状態とかなり違う面もあるんではないかというふうに思います。それにしても、基礎的な学問をしっかりやって新しい技術をつくり出す、そこら辺のことが恐らく科学技術政策でも非常に大事な問題ではないかというふうに思われます。最近の若い人の志向はどうしてもトピックスにつられていきますから、先へ先へと行くわけで、おもしろい問題に飛びつくのは当たり前のことかもしれませんけれども、その問題をもっと発展させていくためには、バイオサイエンスの場合にはその基礎になるフィジカルサイエンスでの修練というものが非常に必要ではないかと思います。
　そういうことを考えますと、大学の教育あるいはもう少し前の教育というものも、新しいものを創造していく人を育てるにはどうしたらいいだろうかということを真剣に考えていかなければいけないと思いますし、今それを手を打っていくことが必要だと思います。このことがおくれていますと、十年後になったときにまた米国との差が大きくなるというようなこともあるのではないかと思います。私どもも、この研究費の面でも、もちろんがんとか環境とか海洋とかエネルギー問題とか、そういう問題が大事で、そこにお金がつき込まれるのは当然だと思いますけれども、基礎科学の面でこれからいろいろな面につながっていく、今申し上げた環境問題、エネルギー問題、がんの問題につながっていくような基礎的な新しい技術を開発するというそこのところにもっと目を注いでいただけないかなというふうに思っている次第であります。
　どうもありがとうございます。（拍手）