AP通信 2004年10月06日
2004年のノーベル医学生理学賞は、動物が「におい」を認識し記憶するメカニズムを解明した2人の米国人科学者に授与されることが、4日(米国時間)明らかになった。人間には、いたんだ肉から恋人の香水まで、1万種類ものにおいをかぎ分ける能力があると考えられている。
受賞者に決まったコロンビア大学のリチャード・アクセル博士(58歳)と、シアトルにあるフレッド・ハッチンソン・ガン研究センターのリンダ・B・バック博士(57歳)は、鼻のなかにある、においを識別するタンパク質の実態を明らかにし、これらのタンパク質がにおいの情報をどのように脳に送るかを追跡した。
スウェーデン、ストックホルムのカロリンスカ医科大学内にあるノーベル医学生理学賞選考委員会は、両博士の受賞理由を、2人の研究がもたらした実益ではなく、「最も謎に包まれた人間の感覚」の理解を高めた点にあると説明している。両博士には、合わせて賞金1000万クローナ(約1億5000万円)が授与される。
わずか2人の科学者が独力で人間の五感の1つのメカニズムを解明したというのは、科学史上前例のない出来事だと、選考委員会の議長、ゲラン・ハンソン博士は述べた。
「21世紀に入ったこの段階で、人間の五感の1つを説明する発見に対して賞を与えることができるというのは、実に驚くべきことだ」とハンソン博士は述べた。
バック博士は、選考対象になっていたことさえ知らなかったと語る。「まわりの人から、『君はノーベル賞をもらってもいいはずだ』などと言われたことはあった。もちろん、受賞することになってたいへん光栄に思っている」
アクセル博士は、スウェーデンの公共ラジオ局のインタビューに応え、受賞するとは思っていなかったと述べ、「自分の研究のことだけを考えている」というコメントを寄せた。
アクセル博士とバック博士は1991年、鼻のなかにある、さまざまなにおいを感じるタンパク質――「受容体」と呼ばれる――を発現させる数多くの遺伝子を発見し、共同で論文を発表した。これが発表される以前は、人間が身の回りにあるにおいを区別するために何種類の受容体が必要なのか、推測の域を出なかった。
現在では、数百種類のにおい受容体が存在することが明らかになっている。それぞれの受容体は、限られた数のにおい分子しか検知できない。
たとえば、人間が香水や上等のワインのにおいを嗅ぐと、さまざまなタイプの分子が混ざったまま、鼻の奥にある受容体の周囲を流れる。ここで、流れてきた特定の分子に反応する形の受容体だけが活性化する。脳は、どの受容体が活性化したかという情報を受け取り、そのパターンをにおいとして解釈する。
どの受容体も、1つだけではなく複数のパターンに関わりうるため、「バラとスカンクをそれぞれ認識する際に、同じ受容体が使われている場合もあるかもしれない」とバック博士は話す。
鼻のなかには嗅覚神経細胞がおよそ500万個あるが、アクセル博士とバック博士は、この細胞のそれぞれに、たった1種類の受容体だけが対応するという事実も明らかにした。これは、驚くべき発見だった。また、これらの神経細胞の脳への接続についても解明した。両博士は、1991年に共同論文を発表した後は、それぞれ別個に研究を進めている。
ノーベル賞選考委員会では、両博士の発見にどのような医学的、科学的な重要性があるかについてはまだ不明だとしながらも、心理学から料理まで、幅広い分野に影響をもたらす可能性があると述べている。においで子ども時代を思い出すということはよくあるが、その理由を心理学的に説明するのに役立つかもしれない。料理というのは、嗅覚と味覚が密接に結びついているためだ。
「たとえば、将来誰かがこの知識を使って、とても美味しい料理を作り上げるかもしれない。しかし、それは遠い未来のことになると思う」とハンソン博士は述べた。
昨年のノーベル医学生理学賞は、イギリスのピーター・マンスフィールド博士と米国のポール・C・ラウターバー博士が、MRI(磁気共鳴映像法)の開発につながった発見の功績を認められ、受賞している。MRIは現在、医師が患者の身体を詳細に、3次元的に映像でとらえるために幅広く利用されている。
医学生理学賞の発表は、11日のノーベル経済学賞まで1週間にわたるノーベル賞各賞の発表の先頭を切るもの。唯一、ノルウェーが選考にあたる平和賞は、10月8日に発表される。物理学賞は5日、化学賞は6日に、スウェーデンの首都ストックホルムで発表される。
文学賞の発表について、スウェーデン・アカデミーはまだ日程を定めていない。しかし、観測筋によると、7日になる可能性が高いという。
ノーベル賞はダイナマイトの発明者、アルフレッド・ノーベルの寄付により、その名前を冠して設けられた。授賞式は、1896年に死亡したノーベルの命日にあたる12月10日に行なわれる。
“匂いの帝王”はアクセルとバック：嗅覚復権
Richard Axel
Linda Buck
東京大学大学院農学生命科学研究科 応用生命化学専攻 生物化学研究室 教授 東原和成 ┃ 細胞工学 ┃ 2004年12月号
２００４年度のノーベル医学生理学賞は、米コロンビア大学のRichard Axel博士と米フレッド・ハッチンソンがん研究センターのLinda Buck博士に授与された。受賞理由は、匂いの受容体遺伝子の発見と嗅覚感覚の分子メカニズムの解明である。AxelとBuckは、１９９１年、匂い受容体をコードしていると思われる遺伝子ファミリーをみつけ、Cellに発表した。この発見は、それまで生理学中心に進んできた嗅覚研究に分子生物学の潮流をいれることによって新たな展開のきっかけとなる大ブレークスルーであった。この論文をきっかけに、特にAxel研出身の研究者達が中心になって、嗅覚神経系のメカニズムがどんどん解明されていった。このCell論文は、当時、アメリカはニューヨーク州立大学の大学院２年生だった私が大変感銘を受け、将来独立して研究ができるようになったら嗅覚研究をやろうと心のなかできめるきっかけになった論文でもある。
一方、この遺伝子が本当に匂い受容体をコードしているという実証は遅れた。実に、遺伝子発見から７年もの歳月を経た後、米コロンビア大学のFiresteinのグループがオーファン嗅覚受容体のひとつのリガンドを決定し（Science論文）、ほぼ同時期に、筆者らのグループが単一嗅神経細胞レベルで匂いリガンドと受容体遺伝子を対応づけることによって（PNAS論文）、はじめて、１９９１年にAxelとBuckが発見した推定上の嗅覚受容体は、匂い受容体としての市民権を獲得した。私としては、自分が嗅覚研究をやろうと志すきっかけとなった論文の実証に関わることができ、今回のノーベル賞を後押しする研究ができたことに幸せを感じる。この我々のPNAS論文は、AxelがTrack IIのEditorとしてハンドリングしてくれた。そして、Buckがそのreviewerのひとりであったことを私は確信している。余談になるが、PNAS論文がでたあと、アメリカの学会でAxelと話す機会があった。彼は非常に変わったひとで、学会ではいつもひとりでふら～と歩きまわり、学会会場にあるクッキーやお菓子などをぽりぽり食べている。あまり人とは話さないが、それは、みんな恐れ多くて近づけないということもある。私はそんなオーラをがんがんに周りにだしているAxelがクッキーをつまみ食いしているときに話しかけ、「Thank you very much for handling our paper.」彼は「I am sorry for taking so long in reviewing process. But it is an excellent work.」と言ってくれた。大学院生のときの夢がひとつかなったような気持ちになったのを今でも覚えている。
Buckとは、ある意味、競争相手であったので、学会でもぴりぴりとした空気が私とBuckとの間で流れていたが、今ではもう親密で（私がそう思うだけか？）、学会でもいろいろな話をするようになった。Buckは１０年近くAxel研のpost-docとして働いていた。当時のAxel研の研究の主流は、mGlu受容体遺伝子クローニングであったが、日本の中西研に先を越されてアップアップしていたときであった。ある日、Buckはサザンの実験結果を見て、これは大発見だと確信したらしい。全く見たこともない配列の遺伝子で、多重遺伝子群を形成しているようだ。Buckはそのとき、Axelにはすぐには報告しにいかなかった。彼女は、今Axelにもっていったら、Axelのかわいがっている同僚の研究員に話して、私の発見が彼らにもっていかれてしまうだろう、と思ったらしい。そして、そのときの結果は、ゴミ箱に捨てたらしい。それくらい、彼女は、発見にふるえたらしい。しかし、彼女はここは踏ん張りどころだと奮起して、ひとりで全てのデータをだして、ノーベル賞受賞対象論文となるCell論文を書いたのである。彼女にとっては、実に、４年近くもデータがでていなかった時であった。偉大な発見の陰には、必ず苦労と執念がある。そこに偶然が必然となる瞬間が導かれる。
今回の受賞は、実は、話題性が豊富である。御存知のように、日本でも翻訳されている「匂いの帝王」という本がある。全米ではベストセラーになっている。AxelとBuckの匂い受容体説というものに真っ向から立ち向かい、匂いの分子振動説を提唱したルカ・テューリンのサイエンスドキュメンタリーである。重水素化された物質は違う匂いがする、炭素鎖が偶数と奇数のアルデヒドそれぞれ匂いが似ている、などを根拠とした分子振動説はすでにいくつかの検証実験で否定されている。しかし、私個人的には、すべての匂い受容が、AxelとBuckの嗅覚受容体で説明がつくとは思わないが、やはり、“匂いの帝王”はAxelとBuckであるということで決着がついたと思われる。
彼らの受賞が決まりPress releaseになった１分後に、新聞社各社から問い合わせの電話が入った。まず、最初の質問は、共通して、「今回の受賞はどんな研究なのでしょうか？匂いに関することであることはわかるのですが、何がなんだかわからないので、説明していただけるでしょうか？」。いかに身近な感覚であるにも関わらず嗅覚のことを知らなかったか、そして、嗅覚を臭覚と書いてしまうようなミスをする。新聞では嗅覚の「嗅」の字は多くの人が読めないので使わない。１９世紀末に、匂いが病気を蔓延させるという迷信にたつ衛生志向とフロイトを中心とする思想家哲学者による嗅覚否定によって、それ以前は崇高で神秘的な感覚として扱われていた嗅覚の蔑視と軽視がはじまった。もちろん、政治的な背景はあるものの、二世紀を経て、ようやく、その嗅覚が復権したのではないかと思う。もうひとつ、マスコミからの共通の質問は、「この発見は何に役立つのですか？応用面はなんでしょう？最近世の中に役立つものに対する受賞が多かったものですから」であった。これには困った。まだ脳機能の解明につながる基礎研究レベルであるとしかいえない。役立つことや応用面を考えてミッション主義で研究を発展させようとする現代サイエンスの方向性と考え方をよく反映した質問である。今回の受賞は、そんな実利主義の風潮を真っ向から否定し、科学研究においてわれわれ人間の生命というものを理解するという基礎研究の原点にたつという初心を忘れるなという主張の表れではないかと私は思う。釈迦に説法だが、発見は発明の母。今回のAxelとBuckの受賞は、われわれ基礎研究を推進している研究者にとって非常に勇気づけられるものでもある。まだ嗅覚はわからないことだらけ。そこには生命科学の神秘の一片一片が潜んでいる。（平成１６年１０月１５日）
「細胞工学」マニアのための隠れ情報：細胞工学vol.20, no.6, 2001年にこのシンポジウムの学会報告があるが、その図１の建物の左に電話をしているRichard Axelの姿が、図２にコーヒーをもつLinda Buckの姿がなにげなく写っている。
におい分子を感知する嗅覚受容体の遺伝子の発見
R. Axel. L. B. Buck.
東京大学大学院農学生命科学研究科 応用生命化学専攻 生物化学研究室 教授 東原和成 ┃ 化学 ┃ 2005年１月号
五感を全てリストしてくださいという質問をすると、視覚、聴覚、味覚、触覚、そして、う～ん、あとなんだっけ、そう、においだ、臭覚かな？という答えをよくきく。正確には、嗅覚である。それくらい認知度が低い、普段意識していない感覚である。一方で、人間以外の生物では、嗅覚は生きていくうえで絶対に欠かせない感覚であることは言うまでもない。２００４年度のノーベル医学生理学賞は、嗅覚の謎の解明において大きなブレークスルーとなった発見、すなわち「匂い受容体遺伝子の発見」が受賞対象となった。コロンビア大学のRichard Axel博士とフレッド・ハッチントンがん研究所のLinda Buck博士である。対象となったオリジナルの発見が記載されているのは、１９９１年の米国セル誌の論文である（文献１）。
ところで、「におい」ってなんだろう。色は、赤（長波長）や青（短波長）、味は、甘い（糖など）、苦い（アルカロイドなど）、辛い（カプサイシンなど）など、ある共通の感覚と概念があり、それぞれの物性がわかっている。一方、においに関しては、分類があいまいであるとともに、視覚や味覚に比べて多種多様で、その数は数十万種類ともいわれている。数十万という数は、誰かが数えたのではなく、二百万くらいといわれている低分子有機化合物のうち、４つか５つにひとつがにおうものであるという経験則からはじきだされた適当な数値である。匂い物質は、分子量３０から３００程度までの低分子化合物である。例えば、脳内ホルモンであるセロトニンの基本骨格はインドールという糞臭の物質であり、ドーパミンやアドレナリンの骨格は、バニラのにおいであるバニリンと似ている（図１）。つまり、匂い物質は特殊な分子ではなく、揮発性という性質をもっている低分子有機化合物であればどんな物質でもにおう物質になりうる。でも、揮発性でも酸素や二酸化炭素はにおわない。においは、様々な食べ物、植物、動物から発せられ、嗅覚が退化したといわれている人間でも１万種類くらいは識別できるといわれている。こんな香りの多様性が、我々の食生活を豊かにしていることは言うまでもない。
さて、「におい」として脳で感知され、識別される仕組みは、長い間、謎のままであった。半世紀ほどまえに、いくつかの説が提唱された。Amooreは、有香分子の立体構造と鼻腔内の受容部位が一致したときににおいを感じるという立体化学説をだした。それによると、エーテル様、樟脳様、ムスク様、花香様、ペパーミント様、刺激臭、腐敗臭の７種の基本臭に分類できると考えた。一方、生体膜に直接作用する膜吸着説や粒子説も提唱された。また、最近出版された「匂いの帝王」（早川書房？）にあるように、匂い分子がもつ固有の分子振動が神経の共鳴や電気振動を引き起こすという分子振動説もあった。しかし、嗅覚受容体遺伝子の発見によって、立体構造説が実証され、匂いの形やサイズや官能基の性質が受容体によって認識され、それが匂いの質を決定することがわかった。
さて、BuckとAxelは１９９１年に嗅覚受容体遺伝子を発見し、哺乳類で約千種類あることが示唆された（図１）。当初は、この遺伝子群がコードするタンパク質が、本当に匂いを認識するという実証はなかった。その実証実験には、筆者らのグループを含めた世界３グループがそれぞれ独立した手法を用いて成功して、１９９８－９９年にかけて発表した。これらの研究によって、BuckとAxelが発見した嗅覚受容体遺伝子が本当に匂い受容体であることがわかったのである。また、彼らは、単一の嗅神経細胞には一種類の受容体が発現し、同じ受容体を発現する神経はある特定の糸球体に収束しているということも発見した。つまり、嗅覚受容体発現神経がつくりだす投射ネットワークと、受容体解析からわかったリガンド認識機構をあわせて考えると、受容体の組み合わせによって匂いの多様性を区別する仕組みが見えてきたのである（文献２）（図１）。その後、ゲノム解析によって、ヒトでも嗅覚受容体遺伝子は約３５０種類もあり、全遺伝子の１％をもしめていることがわかっている。
嗅覚受容体遺伝子発見以来、嗅覚における匂い認識機構が分子レベルで明らかになってきたが、これらの一連の研究が我々の生活で何の役に立つのだろう？これが、マスコミからの問い合わせで筆者が困った質問である。脳研究の時代といわれているが、匂いの記憶や学習は、脳研究には最適のシステムである。われわれが何を感じ、何を思うか、そんな感情や情動の変化には、嗅覚が密接に関わっている。そういう意味では、基礎研究に対して多大な貢献をするものであるが、今すぐに、どんな応用面があるのかはわからない。でも、「化学」の読者であれば、抗体産生機構発見以来の、生物がもつ多様性識別を実現する巧妙なシステムの発見であるということで、非常に魅力があることは同感されるだろう。最近、直接何かに役立つものや応用できる発見に対するノーベル賞が多かったが、生物がもつ神秘を解明するという科学の原点にたつという意味では、今回、カロリンスカの審査員達も方向性をもとにもどしたといえよう。
このように書いてくると、嗅覚研究は医学というより化学の分野ではないかと思われる。確かに、嗅覚は、匂い分子という化学信号からはじまり電気信号に変換されて脳で処理されるという、化学から生理学まで幅広い現象である。そういう意味では、医学生理学賞のうちでも生理学なのだが、今回の発見は、生理学中心に進展してきた嗅覚研究に分子生物学のメスが入ったものであり、その結果、究極の分子認識と化学信号処理といった嗅覚の第一ステップの分子機構が明らかになったので、化学賞に相当してもよいと筆者は感じる。奇しくも、ユビキチンが同年のノーベル化学賞なのだから、逆でもよかったのでは。もっとも、五感のなかでも、視覚と聴覚はノーベル医学生理学の対象になっているので、当然、嗅覚も医学生理学賞、そして、このラインでいくと、いずれ味覚とフェロモンもかなとも思う。そして、五感の集大成である、第六感の解明につながるかもしれない。２１世紀の科学は、バランスの崩れた身体をもとにもどす医学とともに、五感のバランスを維持する健康科学の時代ともいわれる。その方向性をもう一度再確認したのが、今回の嗅覚でのノーベル賞ではないかと思う。
コメント