LF対談
日本で見つけ、研究が進められたセンダイウイルス No.48(2006.5)
神戸大学名誉教授
本間 守男 氏
財団法人 千里ライフサイエンス振興財団
岡田善雄 理事長
一度しか感染しないウイルス?
岡田 日本ウイルス学会ができてから今年で53年になります。考えてみれば、ウイルス学会の初期の高揚期を担ったのがセンダイウイルスでね。とにかく日本で見つけられて、若い研究者たちがその研究に取り組み、近代ウイルス学とか、体細胞遺伝学とかの舞台の幕開けに非常にウエイトの高い結果をもたらしたウイルスでした。そういう意味では日本が世界に向かって胸を張ってもいい、一時期を画したウイルスであるというのが、僕の総括でしてね。
本間 幕開けは、センダイウイルスを使った岡田先生の細胞融合の発見でしたね。
岡田 いや、今日は僕の話は横においといて(笑)。センダイウイルスについての本間先生の研究が出発点になって川が流れて現在に来ているところがあるのでね。今日はそのあたりの流れをたどりながら、お話が聞ければと思っています。ところで、教えてもらいたいのはセンダイウイルスという名前は誰がつけたの?
本間 僕が東北大学の医学部に入ったのは1951年で、その翌年に産婦人科病棟で新生児肺炎が流行し、17人中11人が死亡するという大事件が起こり、その原因としてこのウイルスが発見されました。それから九州大とか北海道大でも同じウイルスが見つけられて、そのあとで阪大でも…。
岡田 いや、阪大でも同じくらいでしてね。僕がインターンの頃で、52年。それで、第1回のウイルス学会が53年の暮れにあって、東北大と阪大が発表した。そのあとでいろんなところから出だして、名前を統一しようということになって、ウイルス学会がHVJと決めたんですね。僕が細胞融合の最初のレポートを発表したのは57年だけれど、そのときもHVJで、センダイウイルスという名前は意識してなかった。
本間 まだそのときはセンダイウイルスという名前はなかったと思う。最初に東北大がつけたのも新生児肺炎ウイルス(タイプ仙台)でしたから。あれをつけたのは、ミシガン大学のフランシスで。
岡田 結局、そういうことですか。
本間 彼が東北大の発表の追試みたいなことをしたんですね。そのときセンダイウイルスというニックネームをつけた。それが世界中に広まって、そのうちセンダイウイルスのほうが通りがよくなってしまった。でも、国内の学会発表のときにはいわれましたよ。なんでセンダイ(仙台)なんだと。
岡田 そうですか(笑)。ところで、イーグルが液体培地を発表したのは55年だけれど、本間先生が培養細胞でセンダイウイルスをやりはじめたのはいつ頃からですか。
本間 57年ですか。あの頃、東北大では抗生物質の仕事をしていましてね。ようやく細胞培養ができるようになりましたらその技術を使って、ポリオ、インフルエンザ、センダイウイルスなどに効く抗生物質を探す仕事を命ぜられ1年ほどやりました。結局よい結果は得られませんでしたが、朝から晩まで顕微鏡を覗いていましたから、あれでいつの間にか細胞を見る目が鍛えられたんでしょうね。
岡田 そのときにポリオだったらプラーク(細胞層の中で細胞が死滅して穴の開いた状態になること)ができるけれど、センダイウイルスではあかんなと気づかれたわけ?
本間 いや、そのときはまだ。先ほどの抗生物質の仕事がはかばかしくなかったので、結局ウイルスの仕事に専念することになりました。そこで手当たり次第培養細胞にいろんなウイルスをかけていったんですね。その中の1つにセンダイウイルスがあったんです。そのセンダイウイルスをかけたときの細胞の変化に魅せられてというよりは、それに幻惑されてというのが正直なところ、このウイルスにのめりこんでいった動機です。
岡田 それで、どんな実験をされたの?
本間 ウイルスが感染するときれいな細胞変化が起きますから、これでウイルスの継代がいけると思って、増えたウイルスを新しい細胞にかけたら今度は全然変わらない。感染しない。そこで、これは何だというところから始まったわけです。しかし一見感染性のないウイルスも鶏卵に戻してやると、また細胞に感染できるようになる。要するに培養細胞で増えたウイルスは二度と鶏卵以外の細胞には感染しない。
岡田 それはすぐに意識されたの?
本間 はい。その頃、インフルエンザで同じような現象がアメリカから報告されていて、この場合には不完全ウイルスができるためだと説明されておりました。そこで僕の学会発表を聞いていた某教授が、お前のセンダイウイルスもインフルエンザと同じく不完全ウイルスだと決めつけるようにいわれました。
岡田 それ、ぼやっと覚えている。
本間 けれど、僕のは違う。僕の場合は、培養細胞には感染しなくても鶏卵には感染するんだから、不完全ウイルスなんかじゃない。それで、細胞にかけたウイルスがどうなっているかを詳しく調べたら、吸着まではいっているんです。あの頃はウイルスは細胞に吸着さえすれば、みんな感染する、増殖するもんだという概念だったですよね。
岡田 なにせ感染のステップは何もわかっていなかったですからね。とにかくセンダイウイルスは鶏卵ではよく増え、継代もできるのに培養細胞では継代できないという研究者泣かせのウイルスでした。
本間 3年くらいしつこくやったけれど、間違いなく吸着はする。ところが、それからさき細胞の中に入っていかない。そのときはそれ以上攻めようがなかったので半ばギブアップしたような感じで、61年にアメリカのウイスター研究所に留学したんです。
センダイウイルスの感染ステップ
岡田 アメリカではどんなことを研究していたんですか。
本間 あの頃は1本鎖のRNAウイルスがどうやって細胞内で複製されるのかが世界中で問題になっていて、その仕事を始めました。それはそれなりに一応の成果をあげることができました。しかし、日本での仕事をアメリカ人に話をするとみんな面白がってくれましたが、その度になぜ吸着までしかいかないのかという疑問が頭から離れなくなりました。それで仙台に帰ったら絶対にセンダイウイルスをやるぞと。夢にまで見ました。
岡田 帰ってからは、それに集中された。
本間 はい。それと不完全ウイルスだといわれていたのが癪にさわっていて(笑)。
岡田 そのへんの話が今日のメインになると思うので聞かせてよ。
本間 細胞で増えたウイルスが完全であるか、直接的な証明はできないので、感染した細胞を丸ごと新しい細胞にばらまいてみたんです。それというのも1000個に1回くらいの割合で自然に細胞融合が起こるという報告を読んでおりまして、これで何かわかるかもしれないと…。それで顕微鏡を覗いてびっくりしたのは感染細胞を中心にしてその周りの細胞に感染が広がっていたんですね。そこで、また悩むんですけれど。
岡田 プラークができていたの?
本間 そんなところまではいっていない。1個の細胞の周りにだいたい40個くらいの細胞が感染している(マイクロプラーク)。ということは、接触した細胞にしか感染が広がっていない。ここでも1回しか感染しない。それで、もう少し定量的に調べようと思って、サスペンションカルチャー(浮遊培養)を使った。細胞を数えるのが楽ですからね。それにウイルスを感染させてばらまいたら今度は何も起きないわけですよ。
岡田 そういう比較があったわけ?
本間 何が違うかというと、モノレイアー(単層)か、サスペンションかの培養形態の違いだけ。ただモノレイアーでは細胞をバラバラにするのにトリプシン(タンパク質分解酵素)を使っていた。そこで、トリプシンが効いているのかもしれないと考えて、サスペンションの感染細胞をトリプシン処理したら、モノレイアーと同じく感染が広がるわけです。それを65年のウイルス学会で発表しました。そうすると、忘れもしない、発表が終わったあと跳んできたのが岡田先生で、いや面白かったと。この学会はこれだけで十分だといわれて、これは大事にしなくちゃいかんぞと思いましたね。
岡田 そうでしたかな(笑)。
本間 そのあとトリプシンの標的は感染細胞表面のウイルスだろうと、今度は細胞で増えたウイルスを集めてトリプシン処理しました。ところが何度やってもウイルスは死んでしまう。ここまでは教科書通り。センダイウイルスはトリプシン感受性なんです。ただ、どう考えても標的はウイルス以外ない。それでトリプシンの濃度を少しずつ落としていった。ラッキーだったのは、テクニシャンが僕のオーダーしたものの1000分の1くらいにトリプシンを薄めてしまって、それで見たらパーッと感染が広がっている…。
岡田 うれしかったやろうね。
本間 その結果にはいずれ到達したんでしょうが、テクニシャンが間違ってくれたおかげで、いっぺんにそこまでいけました。
岡田 本間先生の論文で、センダイウイルスのエンベロープ(外被膜)にある糖タンパク質のFとHANA。F(フュージョン)が融合に関係するわけだけれど、それが限定分解されたらどうなると、電気泳動できれいに出されたでしょ。あれ非常に感心した記憶があるんですよ。
本間 72年に札幌であった日米医学会で、電子顕微鏡をやっていたコロンビア大学のモルガンがエンベロープをもったウイルスの細胞内侵入のメカニズムを発表したんです。ウイルスの膜と細胞膜が融合(エンベロープ融合)して、細胞内にウイルスを送り込む、僕が見ていたのもこれだなと。細胞内で増えたウイルスが吸着に続いて細胞内に侵入する、このエンベロープ融合の過程がブロックされていて、それがトリプシン処理によって復活するのだろうと。ちょうどその頃、これと平行してウイルス糖タンパク質の仕事を始めておりまして…。
岡田 電気泳動の実験を始められていた。
本間 トリプシン処理しないセンダイウイルスは活性がない、それをトリプシン処理すると活性が出てくる。非常に単純ですから、それぞれを電気泳動(SDS‐ポリアクリルアミドゲル電気泳動)にかければ、どのウイルス蛋白がエンベロープ融合に関係するか、わかるだろうと思った。そうしたら、きれいに差が出てきた。
岡田 きれいでしたね。
本間 鶏卵で増えたウイルスのうち分子量が一番大きい糖タンパク質は6万7000(HANA)。その次が5万1000で、あと1万5000。ところが、培養細胞で増えたウイルスは6万7000の次に6万5000(F)という余計なものがある。それをトリプシン処理すると、6万5000が消えて、5万1000と1万5000。これだなと。5万1000プラス1万5000で、だいたい6万5000になる。6万5000がクリベージ(開裂)して、2つに限定分解されエンベロープ融合に関係するのだろうと思ったわけです。
岡田 その頃、ショパンの仕事がオーバーラップしてくるでしょ。
本間 それは僕のほうが先なんですよ。73年にケンブリッジでミーティングがあって、そこでクリベージの仕事を発表したんですが、彼らも同じような現象を見つけていた。けれど、僕のほうがきれいな結果が出ていたし、ケンブリッジに行く前に論文も投稿していました。あのときの1つの大きな話題になったんですよ。クリベージというのは。
岡田 そうでしょうね。その頃というのは血液凝固系でも、不活性型の酵素ができて、それがクリベージされて活性型になるという話が出てきた。そういう生体の制御系を証明する具体例の1つに先生の仕事はなったと思いますね。
本間 ケンブリッジに行ったのは、僕が山形大学に移った頃で、次に気になったのは、なぜ鶏卵でウイルスは増えるのかの問題です。要するに卵の中(漿尿液)にトリプシンが入っていればいいわけですが、精製が難しくて僕のところではその物質が何かまでは突き止められなかったけれど、トリプシンによく似た分解酵素(セリンプロテアーゼ)があることまではわかりました。
本間 守男 氏
神戸大学名誉教授
1930年、福島県生まれ。55年東北大学医学部卒業後、56年助手に就任。61年医学博士。61~64年米国ペンシルベニア大学ウイスター研究所に留学。68年東北大学医学部助教授、73年山形大学医学部教授、83年神戸大学医学部教授、94年神戸女子大学教授に就任。2004年定年退職。専門はウイルス学。センダイウイルスの構造と機能を研究。センダイウイルスはエンベロープ表面の糖蛋白質がプロテアーゼ(蛋白質分解酵素)の作用でクリベージ(開裂)されることで活性化する現象を発見した。これをもとにセンダイウイルスのマウス肺病原性の解析も進める。受賞歴は、朝日学術奨励賞、小島三郎記念文化賞、兵庫県科学賞、神戸市市民福祉功労賞。
ウイルス毒性の1つの基準になる
岡田 とにかく本間先生の論文で、インフルエンザも含めてエンベロープ型ウイルスの感染ステップね。どうなったら感染できるか、分子レベルで非常にはっきり出てきて。そのあと永井美之さん(当時名古屋大、東大名誉教授)がドイツのギーセン大学のクレンクのところで、鳥のニューキャッスル病ウイルスの強毒株と弱毒株を区別するときにも先生の方法を使いましたね。分解酵素に感受性が高いか、低いかで毒性が決まる。それも先生の仕事があってのことでしょ。感染するか、しないかを毒性の1つの基準にすると、エンベロープ型ウイルスでは分解酵素への感受性というのが大きなウエイトを占めているということになったわけですね。もちろん感染しても細胞の種類によってはウイルスが増殖しない場合もあるわけで、それは別に考える必要があるけれど…。
本間 大変だったのが、クリベージが起こることがわかって、今度はクリベージされる個所はどこかという問題…。あの当時はタンパク質のアミノ酸配列を調べるのは大変だったですからね。ちょうど神戸大に移ったばかりの頃でしたが、やっと結果が出て発表した頃には今度は機械でパッパッとやれるようになって(笑)。
岡田 たしかに最初はタンパク質から配列を調べるのは大変で、遺伝子のほうから整理できるようになると楽になりましたね。
本間 それができるようになって、次はウイルスの遺伝子解析からクリベージ部位の塩基配列を発表しましたが、その後エイズの場合も、これと同じようなクリベージを起こす塩基配列のあることがアメリカから報告されました。あと僕のほうではクリベージをブロックするような阻害因子の仕事をだいぶやったんですけどね。
岡田 僕のほうは途中から細胞のほうに重心を移しちゃったからね。あとのはあんまり読んでなくて(笑)。けれど、97年の香港から始まった今の高病原性鳥インフルエンザも、クリベージのところの塩基配列、強毒性じゃないかと思っていたら、実際どうもそうらしい。
本間 そうですね。かなり切れやすいようですね。
岡田 1918年に大流行したスペイン風邪のウイルスをアメリカの陸軍病理学研究所が復元したでしょ。97年からレポートが出ているんだけれど、あれも強毒型じゃないかと思っていたら、完璧に弱毒型でね、クリベージのところが。昔、微研(大阪大学微生物病研究所)に入った頃に使っていたのがPR8というインフルエンザウイルスで、PR8はマウスに接種しても全然感染してくれない。それの配列とまったく一緒なんですね。これだけはどうも予想が違ったなと思って。それにしても、感染ステップのところで先鞭をつけられたのは先生で、そのベースがあったから、それとの対応の中で感染増殖ステップにももっと幅の広い何かがあるぞというのもわかってきたわけですね。今、非常に興味があるんですよ、スペイン風邪のウイルス。
本間 あと、センダイウイルスで最後に残るのは、あのとき東北大で流行した新生児肺炎は何だったのか。今では、センダイウイルスは人に対する病原性はなくて、あのときはマウスを使って分離したから、マウスに感染していたウイルスを拾ってきたのだろうといわれています。しかし、あれに相当するような感染症はそれ以降ないですからね。あの頃はやっぱり特別だったんですかね。人とネズミはものすごく濃厚に接触していたでしょ。実験室の机の引出しもネズミの糞だらけでしたから。あれはみんなセンダイウイルスをもってたんじゃないですかね。
岡田 とにかくセンダイウイルスを使っている研究室は忌み嫌われていて。マウスに潜伏感染を起こしやすいから、センダイウイルスで汚染されない動物室をちゃんと作るというのが大切でしたね。今日はどうもありがとうございました。
EYES
センダイウイルス(HVJ)の感染プロセスの解明に貢献する
Fタンパク質が活性化すると細胞膜との膜融合が起こる
インフルエンザやエイズなど、さまざまな感染症の原因にもなるウイルスは、遺伝物質としてDNAかRNA、どちらかの核酸と、それを包みこむタンパク質の殻などからなる単純な構造をしています。同じ微生物でも、細菌のように分裂して増えることはせず、感染した細胞の機能を利用して核酸やタンパク質などの部品が別々に作られ、それらが大量に組み立てられることによって増えます。ウイルスの種類によっては、エンベロープと呼ばれる外被膜をもったものもあります。インフルエンザウイルスなどがそうです。
1952年に日本で発見されたセンダイウイルスもエンベロープをもったウイルスです。HVJ(Hemagglutinating Virus of Japan)とも呼ばれ、当財団の岡田善雄理事長によって発見された細胞融合活性で世界的に注目されました。このウイルスを使うと、通常では起こらない細胞同士の融合が人為的に可能になり、ハイブリドーマ(雑種細胞)の作製などに利用されています。センダイウイルスは新生児に肺炎を起こす病原性ウイルスとして発見されましたが、本来は人には感染せず、当時はマウスで増殖させてウイルスを分離していたことなどから、マウスに持続感染していたウイルスを見つけたのではないかと考えられています。
このセンダイウイルスの感染プロセスの解明に貢献されたのが、今回LF対談にご登場いただいた本間守男氏(神戸大学名誉教授)です。本間氏は、東北大学医学部で研究をされていた際、孵化鶏卵で増えたセンダイウイルスが、一度は培養細胞に感染するのに、そこで増えたウイルスは二度と培養細胞に感染しないことに着目。その原因がエンベロープ表面の糖タンパク質にあることを突き止められました。培養細胞で増えたウイルスは、その糖タンパク質がプロテアーゼ(タンパク質分解酵素)によって2つに限定分解、クリベージ(開裂)されないと活性化されず、感染する能力をもたないことを明らかにされたのです。
本間氏は、この糖タンパク質をF(フュージョン)タンパク質と名づけられました。センダイウイルスのエンベロープには、2種類の糖タンパク質があります。感染する際には、そのうちのFタンパク質が重要で、クリベージによって活性化されると細胞膜とエンベロープを融合させ、細胞内へのウイルスの侵入を可能にしていたわけです。孵化鶏卵にはFタンパク質の活性化に必要なある種のセリンプロテアーゼが存在するために、そこで増えたウイルスには感染する能力があったこともわかりました。
その後、エンベロープをもった他のウイルスにも、膜融合に関わる糖タンパク質にセンダイウイルスと同じようにクリベージで活性化される仕組みがあり、ウイルスの毒性にも関係すると考えられるようになりました。ウイルスの種類によってクリベージされる箇所のアミノ酸配列には違いがあり、それによってプロテアーゼでクリベージされやすいか、されにくいかが決まります。クリベージされやすいと、感染する能力、毒性も高くなるというわけです。センダイウイルスはクリベージされにくい配列でした。
現在、センダイウイルスのエンベロープは、その膜融合活性を生かして、遺伝子を細胞内に導入するベクター(運び屋)としても利用されています。HVJベクターと呼ばれますが、遺伝子の働きを調べたりするのに使われ、将来的には遺伝子治療への利用も考えられています。