堀内弘栄Ｓ―宇宙と生命

　生命科学の究極の２課題１．生命とは何か。２．我々ヒトとは何か。さて、
　①生命を定義しないで生命の起源研究は始まらない。生命はどうして始まったか。これは我々の生命感と裏腹である。　②文明が始まって以来、人類はその時代の知識を総動員して生命の起源を考えて来た。　③時代の生命学・分子生命学は生命を「進化する分子情報機械」となしている。時間的歴史を追っていること、過去の遺産を背負っている存在である。生命は場所・時間を指定する必要がある。
　生命は情報機械である。
　　　　　　　　　　　　　ソフトウエア　　　　　　　　　ハードウエア
　役割　　　　　　　　　生命情報の遺伝　　　　　　　　生命情報の処理
　生命体の成分　　　　　　　遺伝子　　　　　　　　　　　細胞・酵素
　化学的な実体　　　　核酸（ＤＮＡ／ＲＮＡ）　　　　　　　蛋白質
　生命起源の始まり―ソフトウエアから始まったか・あるいはハードウエアから始まったか・または両方かの３しかないが、答えはない。今はソフトウエアで始まったとするヒトが多い。生命の起源は古代文明から考えられたが、宗教では神様が創ったことであえるなどは自然科学者では実証の対照にならず、また研究の対象にならない。
エジプトやギリシャ哲学の時代は「自然発生説」＝生命は湧くと。ミネラルの多い洪水でナイル河の泥に太陽光があたり、生命が沸いてくると考えた。これはシエクスピアの小説・セリフにもあるが、最後にワニまで湧いてくる。
しかし、自分たちは宇宙の中心で、人間は別と考えていた。＝この考えが人間原理。人間原理＝人間が宇宙の中心とする考え。対語は「宇宙原理」である。現在は人間原理が復活している。これを「新人間原理」という。
この宇宙は誰かが宇宙があると認めてくれなければ宇宙の存在の意味が無い。知性を持った人間が生まれるとプログラムされていのだと考えていた。
新しい考えが出てきて人間は宇宙の一齣である。という人間原理から宇宙原理への転換があった。ガリレオ・ケプラーは人間中心で太陽などは東から西へ動くと考えていたが、人間が一齣であると考えた。―これが宇宙原理である。今は人間は猿の一員で、環境問題は人間も同じ宇宙原理に立たないと環境問題は解けない。天文学は早くから対応した。人間原理から宇宙原理へ早く対応した。遅れたのは生物学であった。人間はジグソーパズルの１駒であり、一部である。
　ギリシャ哲学の要素還元主義Reductionism、暖・寒、水・土・火・空気、H・O・Nなどにより生命が沸くと考えた。要素は元素である。これに寄せ集められれば良い。エネルギーなども。その2000年前の人々はたわいの無い考えをしていたのである。
　反対は全体主義であるが、ものを考えることは神経細胞・・・云々などでわかる筈がないと想っていた。
ギリシャ哲学の最盛期に、アリストテレスは生命は湧くという考えが支配的であったので、錬金術師たちは多くの生命合成の処方箋を残した。生命を沸かしてみようとしたのだ。
16～17ＣにRediの実験（蓋をしないビーカーにうじが湧く・蓋をすると湧かないの実験）で論争があった。実験は正しい設計をして正しい実験をしないと結果は正確でない。
ゲーテ（化学者でもあった）の作品にも出てくるがゲーテは知っていたがごまかしていた。
微生物の発見
レーウンエンブックの顕微鏡（元洋服地や）・・・昔の虫眼鏡＝ルーペ（400倍レンズ１枚で）　バクテリア・微生物を発見し牛の精子を発見したことだ。これが一番大きい業績である。　人間原理から宇宙原理になっていった時代である。
　19Ｃになって、間違った実験が多く、フランスアカデミーでは、生命が沸くか湧かないか、良い研究に賞金を出した。賞金第1号はパスツールであった。
Pasttuerはワインの生産歩留まりを上げたかったのであるが、当時、ワインは滅菌していなかったので雑菌が入った。よって滅菌ということをやった―白鳥の首型の長いフラスコの実験―生命が沸くか湧かないか。実験は正しくやらないといけないが、実験で真実がわかるということは難しい。生命が沸くか湧かないか。プーシェの論争はかなり激しかった。1864年、立会い実験無しで勝利した。プーシェは国の研究をしていたのであるが、パスツールは実験なしで1864年、立会い実験無しで勝利した。
　簡潔滅菌３回やった。＝消毒＝今でも完璧。
イギリス＝病院の消毒がここで始まった。外科手術で麻酔は使うが消毒をしなかった。日本の癌センター―制癌剤をいくつ出たか？
　生気論の打破。命の素＝　生命力Virtal force、　Woellerが有機合成して打破した。それは1828年のこと。しかし20Ｃに入っても生気論は生き続けた。
　ダーウィン（貴族出身）の進化思想の発見
進化思想を発見すると、迫害を受けるので、ガリレオのことを想いおこし、発表で出来ずにいたが、進化論の本を出す用意して、遺書にしていた。
Woellesからフェルナディー（インドネシア）、
進化のエッセンスの論文であり、びっくりした。友達は手紙を６月５日に受け取り、急にあわてて、飛び入りで7月1日に進化のウオレスとガリレオの共同論文を発表した。
Woelles（中産階級・虫取りや・ロンドンに戻り、虫の標本を貴族に売って生計を立てていた）とダーウィンは共同論文として発表したのであった。二人はすごく仲が良かった。
　宇宙と地球の起源
　宇宙論Cosmology
Big Bang宇宙論　120億年前（この時間は固定した）　大爆発　３分後最初の原子、H・He　10万年後の「晴れ上がり」（それまでは核に電子がつかまらない）　10億年後　銀河の形成、初期の星はH・He　超新星爆発：核反応で出来たＣ・O・Nを放出、ここで生命が生まれる可能性あり、我々の体を作ってくれた。みんな星の王子さま。　3He->C　 C＋He->O
原始太陽系星雲　約46億年前　C・O・Nが含まれていた。（他の星が造った）
　南半球でSuper nova観測された超新星爆発で吹き飛ばされたガス状のところにC・O・Nなどで惑星が出来た。次に他と一緒になった。
　原始地球
微惑星の衝突のため、表面は岩石がどろどろに溶けた「マグマオーシャン」の状態であった。水素の主体の１次原子大気は直ぐに散逸し、内部から放出されたガスが原始大気、これは今日の火山ガスと似ていた。やがて温度が下がり、ある時雨が降り海が出来た。
　これは1960年、月の石が手に入った。月の石の表面がどろどろに溶けた岩石で溶けた時期があることが解った。惑星系＝微惑星の衝突＝マグマオーシャン（1500℃～）岩石が固有に回っていたが衝突し出して大きくなった。シナリオがかわり衝突熱で高温で熱い雲で一挙に熱い海が出来た。高温で水は吹き飛んだ。つめたい―熱い歴史だとシナリオが違う。地球と火星の間にもう一つ固まらないちりちりの小惑星あった。
　Solar System―今から46億年前、原始太陽系が収縮して太陽が出来上がった。マグマオーシャン（1500℃～）の絵はうそで＝川口市の鋳物やの絵からNHKが放映したものだ。
　原始地球環境下の物質の発展の研究先ず、オパーリンであった。
オパーリンOparin生命の起源説は1922年（彼はまだ３０才前）発表、亡くなる２年前「島の上のホテルで大島先生との写真」は印象的。彼の墓は今観光コースのモスコアのロシア僧院の墓地にある―アカデミーの一角）。本の印刷をした。24年生命の起源を発刊。付録であったが絶版で手に入らない。ダービン進化論と生気論を用いた唯物論であった。
（　ユーリー、その弟子のミラーStomiley Millerは2番手であった。）
　化学進化Chemical Evolution原始の地球の素、原始生命に向かっての原始地球環境下の物質の発展は「化学進化過程」と呼ぶ。
　化学進化の概念C・H・O・Nが含まれる栄養豊かな原始の海は原始のスープといわれる。今は炭酸ガスとNガスからといわれている。
さて、　　　　化学進化を進めたエネルギー源
　　　　　　４０Ｋなどの放射能　　　　0.3×1020cal/y　　　　海の中の
　　　　150nm以下の紫外線　　　　　0.08　　　　　　　　　太陽
　　　　　火山などの熱　　　　　　　0.04
　　　　　　　雷　　　　　　　　　　　　 0.05
　　　　　　隕石衝突　　　　　　　　　 0.05　　　　　　1960年代、宇宙競争時代に、アメリカはソ連の負けじと国際協力と公開を実施。ところが弾道ロケットと隕石衝突は同じように通過中摩擦熱で通信不可となりイオンを発生させた。これは大昔の地球にあった筈だと言った。　　　　
（　ユーリー、その弟子のミラーStomiley Millerは）
シカゴ大学において22歳のミラーがユーリーのところにやってきて、ユーリー（Urey）は指導の下、原始地球模型の実験をやった。メタン・アンモニア・水素・水蒸気が地球の上でどういう反応が起きるか。雷がなって海があって雨が降って、Millerの実験・Millerの装置図・・・グリシン・アラニンなど蛋白質のアミノ酸が簡単に作った。アメリカNASAの研究所で用いられた装置、効率を上げるため４本の電極が用い放電させ、オイル上のものが出来た。
東京工業大学では加速器など今まで借りてやっている。高エネルギーの宇宙線の真似が出来る。昔の大気に宇宙線が飛んでくる。
　原始大気は酸化型が有力説となり、Urey Millerの実験はメタン・アンモニア・水素・水蒸気で修正が必要である。隕石などが火山ガスを運んできたとシナリオを変えるヒトもいる。火山ガスは　CO2・N2など酸化型大気を使った実験例である。
バンデグラフ型加速器から発生した。
原始の----- に実験室の上で作ってしまう。恐ろしいことといわれるが害をあてえることはない。　過去から・現代からせめるか。古い岩石の中に化石のようなものがあるか。
（コアセルベート・プロジノイド・ミクロスフェア）
　年代測定-- 放射性元素は時計である。
Cosmic ray―N2―14C―14CO2　　　　木を切り倒した瞬間に固定する
太陽から→CO2＝photosytherδ→
half=Life　　　　14C→14N　　　T=5700Y
　他の時計　40K＝13.5億年、87Rb＝480億年、235U＝7億年、138U＝44.7億年
　微化石Microfossiles＝30億年、
　今一番古い化石の証拠は35億年前までたどる事が出来る。
オーストリア西部の藍藻、Stromatoliteである。　独特の地層を造る。CO2を引き付けての岩石である。藍藻であった。死骸が相当、保存されるところで、世界に何箇所かある。藍藻とバクテリアの死骸で　オーストラリア西の端ハメリンプールは塩分が強いので藍藻とバクテリアの死骸が保存されるのである。
　グリーランドのIsuaの堆積岩は39億年前、グリーランドでヒトは住んでいないとこで見つかった。エスキモーが歩いている程度の人の少ないところである。いつも雪であるが、夏の期間は溶けている。
　化学化石（化石が無くても調べられる）堆積岩中の化学物質を分解して堆積当時の生物を推定する。
　新しい岩石になるDNAがある。ジュラシックパークがそうである。もう一寸、古い岩石では炭化水素を分析する・・・光合成・クロロフィルは膜の中で閉じ込められる・油のアンカーである。石油である。２種の石油がのこる。これで解る。プリスタン　　　フィタンである。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　↓
　　　　　　　　　　　　　　　　-CO　　　　　+H2
　　　　　　　　　　　　　　　　　↓―――――↓
　　　　　　　　　　　　　　　プリスタン　　　フィタン（光合成した生物がいた）
もっと古ければ・・・13C、　　　13Cは生物のマーカー、海を基準にしてどのくらい重たいCが入っているかを見る。尚C4Plantsは軽い。植物の炭素で岩石の成分を区分することが出来る。
　　-50　　-40　　-30　　-20　　-10　　00　　+10　　+20　　+30
　　　　　　　　　　CO2　　　　　　δ13C
生物はもっと軽い。属に４Cが軽い。藻類も軽い。
　地球生命史
物質から生命までの時間はほんの数億年である。原始生物からヒトへの進化の時間は長い。物質から生命までの化学進化の時間は原始細胞からヒトへの進化時間の１／12にもあたらない。

午後の演習、私たちの皮膚にはどんな微生物が住みついているか。（２）
担当講師、渡辺敬子、原太志・東京薬大大学院生
工事中

写真右はは実験指導中の渡辺敬子先生（東京薬科大学大学院生）
写真左は培養した筆者の手の皮膚についている菌。
写真中はゲノムDNA抽出のため薬用液のカンテンに埋め込む作業中。
来週どういう菌がいたか実験が楽しみである。

（この項　了）

平成１６年６月２４日（木）老化 ＝＝＝第１０回目＝＝＝

平成１６年６月２４日（木）午前の講座、７．老化Memo、講師：大島泰郎（東京夜薬大教授）
　今日は老化とか寿命の話である。タイトルの絵は老化は生まれたときから始まることを表徴した絵である。成長と老化は区別は付かない。
冗句であるが、「質実剛健」も良いが「純情可憐」が好きであるが錯覚がある。
　不老長寿で、日本は長寿では達成したが、残っているのは不老である。老化現象を出さないことであるが、その答えは出せない。成長は老化である。若い女性とおばさんの絵は錯覚である。！
　発生の話は、近藤先生で済んでいるので、省略するが、卵の核と精子の核が共存し融合して受精が完了し個体が生まれる。これは上等な生物であるが、下等生物は単為生殖でクローンである。さて受精が完了すると卵割で細胞の数は増えるが小さくなって胚になるが、ここで老化が始まっている。
　ヒトでは個人によって違いがありどこに出るか違っているバラバラである。発生と老化の違いには個体差はあるが、卵割は人間、他の動物も殆ど同じである。
　クローン、全く同じ遺伝子のセットを持っている生物を言う。一卵性双生児は自然のクローンである。
○人格を形成するのは遺伝子か教育環境である。プラナリアなど可等生物では無性生殖が出来るので、クローン植物も同じであるが、プラナリアは切っても切っても同じプラナリアが出来て、自分でも分割して生殖する。
○植物のクローンで栽培の苗が出来ている。観葉植物など苗はクローンである。○単為生殖もクローンである。
○ 高等生物は特定の遺伝子をもち、この特定の遺伝子は父方からの遺伝子は働かない。また逆に母方の遺伝子は働かない仕組みになっている。この仕組みは分かってしまた。メスのネズミを単為生殖で造られ、産業上有用なことが分かった。
○卵割初期４つに割れている。４つとも一つひとつの細胞によって全能性がある。牛、４と８で出来ている。一卵性多産児が取れる。牛肉もそれで発表されたがたいしたことではないということでその後静かになった。これは自然にも起きることである。
○近年のクローン動物問題は普通の細胞から個体を作ることである。卵の核を抜いて細胞核を埋め込む。
1952年カエルの未受精卵から核を抜いて変わりに体細胞を胞胚期に卵の核を移植した。核移植の大事な実験であった。
1962年オタマジャクシの腸の細胞の核を未受精卵に移植してクローンを作った。
1997年頃から初期胚の分割からクローンを作った。
1997年ヒツジのクローンが成功。ドリーである。メスの乳腺細胞（細胞周期を停止させておく）の核を未受精卵に移植した。
○クローン動物の、利用○優良品種―クローンだと無限に造れるから良い。○実験用動物の作成 ○臓器移植用の動物の作成―ヒトに対して免疫がないようにする。大きさが揃うこと。豚かつようの豚はヒトに似る。この技術は世界で進んでいる。外科と動物の先生が開発した。その後はクローンで行く。○絶滅に瀕している野生動物の保存。
　細胞死（アポトーシス）と形態形成
ヒトの指は胚の時水かきがある。これが退化して５本の指と成る。これらの退化はプログラムされた細胞の死である。スイッチを入れれば細胞が運命を決める。これがアポトーシス（細胞死）である。
　再生　イモリの肢の再生、トカゲの尻尾の再生がある。
なお神経が切られた場合は再生しない。イモリの肢の再生は神経の分布が必要である。
○分化能を残している未分化細胞○特に胚からの細胞＝ES（胚性幹）細胞は全能を残しているので有用である。○ヒトでも肝臓や皮膚であることは知られている。○脳や筋肉にもある。（目を覚まさせれば全能を発揮する）○再生医学―利用の問題点は人に使用。かなり、これに利点はある。外科手術をしたあと取り除こう。脳のパーキンソンは他のESを使って直せるように、胚の細胞でなければいけない。人間の中絶した時の胚は使えそうである。倫理の問題はあるが、ステロイドなどの過激な薬を使わなくても目を覚まさせることが出来る。
　日本は高齢化社会のトップランナーである。平成１４年の統計では日本の総人口126,930,000人のうち65歳以上は22.040,000人（17.4%）である。予測で平成37(2025)年に28.7%、平成62(2050) 年に35.7%（アメリカは21%）となる。シルバーは一挙に１／３になる。
　戦後衛生環境が良くなった。平均寿命14年男78.3歳・女85.2歳、男女差7。長寿は達成された。
　女性、卵巣を取ったネズミの♀は短命である。去勢された男性（昔のしん官などは）長命である。女性ホルモン／エストロゲンが原因という説がある。鉄が不足すると良いという説がある。（活性酸素が出来にくいから）鉄、スチル蛋白質は溜まるが女性にはあまることが無い。男は鉄が溜まると 30歳で発病する。
　寿命
○ 微生物や生殖細胞には寿命がない。がん細胞も無限である。○一部の植物にもない？。屋久杉は4000年普通は台風や火災のため400年ぐらい。
○水耕の野菜工場のトマトは越年する。（冬が無ければ越年する）温度をコントロールすると何年も生きる。万博のトマトは３年ものであった。
○セミは数日、サケは産卵して死ぬ。寿命が何できまるか分からない。
○哺乳動物では体重、酸素消費量、脳の大きさと寿命が関係している？
鉄は酸素・・。エネルギーを取りすぎると活性炭素は増える。細胞の分割する前に急速冷凍なら細胞は死なない。氷が細胞の中に成長しないうちに一応にさっと冷えること。
ヒトは例外のようだ。脳の重量と寿命を見てもヒトは例外である。
野生ライオンの死亡の原因――ヒトに捕まって死ぬので自然死は10%以下。
　寿命のプログラム説。
プログラム説―何が寿命をきめるか。細胞の中にそのプログラムがある。
擦り切れ説――回数券を持っていてそれが終われば死である。
ヘイフリックL.Hyflick1961－培養細胞には細胞分裂の回数に限界がある。＝ヘイフリックの限界ヒトの繊維芽細胞では細胞分裂は60回、70歳のヒトのそれは30回である。
３頁下の図。―反論、繊維芽細胞が一生のうちに分裂する回数とあわない。老化を伴う脳とか筋肉細胞であって分裂回数と直接老化に関係ない。
　テロメア
○高等生物の遺伝子DNAは何本かの名が紐、高等動物は紐、下等生物は丸ゴム。
○細胞が分裂するたびに、複製するが、端っこは複製できない。よって短くなる。末端をテロメアという。
○本当に短くなっている＝老化の原因。
○がん細胞は特別の酵素を出してテロメアを完全に複製するので、短くもならないし、無限に増え続ける。制癌剤のターゲット。癌と老化はシーソー（裏腹）の関係にある。
○癌抑制遺伝子は老化促進遺伝子、阻害数を培養細胞の寿命は20%伸びた。
　早老症
遺伝子がプログラムを決めているという説
遺伝子異常による先天的な老化
その例はWerner症　子供の時から老化が始まり、白髪・白内障・動脈硬化など。
　老化現象
○お互いに促進しあう関係がある。例、糖尿病と白内障
○眼の水晶体の硬化と筋肉の衰えから老眼、水晶体の濁り―ソコヒ.。コラーゲンの増加と硬化は広く見られる。
○筋肉細胞の減少とコラーゲンの増加―コラーゲンは皮膚・骨を作る蛋白質である。年をとると硬くなる。骨は毎日、一部を壊して作り直している。
○血管のコラーゲンの硬化と高血圧
○肺活量の低下もコラーゲンの低下
○骨　運動不足　増骨活性の低下　カルシューム不足
○皮膚　皮脂線が裏で乾燥する。メラニン色素の生産(バランス)異常よるシミ。
○免疫能の低下　免疫細胞の減少　Werner症でも見られる肺炎にかかりやすい。ルーマチのように自己免疫症にかかる。
○老化はショックを受けるとなる。当然、ショックを受けない方が良い。
　関節炎
○軟骨もコラーゲンで出来ている。クッション且つ潤滑材である。慢性関節リュウマチは自己免疫症。
○歯肉の衰え―歯槽骨との隙間が出来て入れ歯が必要となる。これも毎日毎日作っている。
　脳と老人
○脳細胞の減少　10歳から始まっている。20歳から細胞が少なくなる。
○神経細胞が死んでグリア細胞が隙間を埋める。すかすかになるのでスポンジ状となる。
○記憶は減少するが計算能力は落ちない。
　プリント４頁の痴呆テスト―上から３行目が出来ないとやばい。どの項目が異なっているか。
　プリント４頁の下、アルツファイマー―脳が萎縮しているか、老人ハンは蛋白質が沈殿している。
○アミロイドが分解の仕方が変わってしまう。
○セクレターゼが年とともに変わり溶けなくなり沈殿が起きる。
○アポリポ蛋白質Eの４型（油の１種）は特に危険であるが、理由は不明である。
４つの型は１・２・３・４型がある。純粋４型がアルツファイマーに成り易いが理由は分からない。
○リスク因子があるがこれを避けなさい。ということになろうか。
　老化・寿命を決める要素
「遺伝的要素」「生活習慣」「環境」（環境はどこに住むか、家族構成はなど）（超長寿者は高地に多い）この３つのほか「幸運」ということも要因に入れても良いだろう。
キーワードはカロリー　酸素消費（活性酸素）と脳。気楽に生活するということか。
精神活動
　３つの方向
○カロリー制限、長寿のおうち、長寿者○長寿の遺伝子○初めて３週間で死ぬ線虫で見つかった(1988)、ハエ・マウスでも同定された。○インシュリンIGF-1ジグナル系遺伝子○インシュリンと血糖が蛋白質を損傷するという老化説と一致○線虫酵素ではSir2=NAD依存ヒストン脱アセチレイヒ酵素→カロリー制限と結びつく、俗説かも知れないが、赤ワインはSir2を活性化。Sir2を欠乏すると短命。○単一遺伝子の関係。・・・とは限らないが。
　カロリー制限
○1935年から実験多数、寿命だけでなく老化現象も、70年昔から分かっている。カロリーを半分に制限すると老化も抑えられる。
○線虫　酵素、マウス・ラット・犬・猿・ハエ、猿では体脂肪の方向に減少、血圧降下、ヒトでは実験中、実行しているヒトは多い。一日辺りの自由接種の5～70%にする。ヒトでは病、さらに副作用がある。（疲労・不妊）
○酸素消費量の減少。○遺伝子解析はSir2に関係がある。赤ワインの成分、酵素でも70％も寿命が延びる。
　肥満
BMIの標準偏差σが２倍は肥満、170cm60kgのヒト３が立つ。米国の肥満（過体重）は今31％（1980年は15％）イギリスが22%オーストラリア21％日本は3％、開発途上国のほうがもっと深刻。原因は高いカロリー食品（特に脂肪と果糖）
　運動不足
果糖から中性脂肪が増える。盲点だった。砂糖を1970年から使わなくなった。そしてブドウ糖と果糖を使っている。液糖もある。半分食べる筈だった。それが価格が安くなったから消費が増えたのである。要は砂糖のとり過ぎである。
中性脂肪のパーム油（動物性、安い、フライトチキン、ポテトチップ）安い。高収穫。風実が良い。これが消費を拡大した。 G.Critser:デブの帝国、ハジコ出発。 E.R.Shell:太り行く人類、（アメリカの食生活）早川書房。 WHO:肥満児防止世界戦略と将来。
　肥満の研究１
1958年肥満調節ホルモンの発見
正常ネズミと肥満ネズミの血管を結んだところ正常ネズミは死んだ。食べるなの物質が出たのだ。 1994年レプチンの遺伝子を突き止めた。これを使えば肥満に利く。１４６アミノ酸からなる蛋白質で血液中に存在した脂肪細胞で脳の食欲中粋を抑制する。体脂肪が多いと。超長寿者・百寿者を調べてSir2とにたものがある。したがって、
　疲労
疲労は体内からの「休め」という信号である。肉体的・精神的の疲労があり肉体的疲労と精神的疲労は絡んでいる。
阪大医学部渡辺教授による。どのくらいのヒトが疲労しているかを調べた。皆何を使って疲労を和らげているか。
アニマルセラピー　　笑い
アロマセピー　　　　音楽、指圧、ドリンク、温泉、マッサージ、体操、酒、日本茶、コーヒー

午後の演習、私たちの皮膚にはどんな微生物が住みついているか。
担当講師、原太志、山城・東京薬大大学院生
工事中

写真右はは実験指導中の山城先生（東京薬科大学大学院生）
写真左は培養した筆者の手の皮膚についている菌ゲノムDNA抽出のため薬用液に固まったた菌は下に溜まった。
大学に持ち帰って培養して貰うこことなった。

（この項　了）

平成１６年６月１７日（木）実験の規制と研究の規制 ＝＝＝第９回目＝＝＝

平成１６年６月１７日（木）午前の講座、６．実験の規制と研究の規制、講師、大島泰郎（東京薬大教授）

平成１６年６月17日10:30～　６．実験と安全と研究の規制メモ
　学生に生命倫理学を話している。生命は哲学である。何をどう人間は行動したらよいか。何が人間として正しいか。生命の規範学である。
生命倫理Bioethics：生命科学の知識を利用する際に派生する問題を検討する学問である。母の日のカーネーションはクローンである。・・・。
　6-1みんな当たり前のことであるが、原則は４つある。
①自立性尊重原理②無害性原理③善行原理④公正原理である。これら４つの原理には利害関係がり、衝突することがある。会社の健康診断について②③の組み合わせでやった方が本人に対してよいからやるのである。
　6-2事件の概要１、第１次大戦後、衛生状況が問題になり、各種の調査が始まった。これは黒人をも兵として導入する場合、同じ兵舎に入れた。アメリカの黒人は梅毒が問題で調査と治療を推進した。
1930年には2月7780＄の資金で調査と治療を始めた。担当はDr.Faliafero Clarkであった。
27000人のうち22000人は黒人で白人は5000人であった。82％である。また、黒人は文網率22.7％など。
　6-3事件の概要２、予算がカットされ32年計画は撤退した。Clarkは１年位観察を続けることを提案した。25歳以上の黒人男子に決め町医者に通達した。当時の治療法はサルバルサン（1909Ehelich,秦）1945以降はペニシリンであった。先例があった。ノルウエイで1892年～1930年まで約３０年間観測した。弟子が1929年に報告。Clarkの定年後、後任が続けた。第２次大戦中は徴兵から外れて観察した。発表も続けた。Reter Baxtamが赴任してきて疑問を持った。1972年患者にClintonが正式に謝罪した。65年経つから直った人で90歳位の人が来た。
　1974年これを受けて国家研究規正法が制定された。
　6-4生物災害Biohazard
生命科学や医学の研究に伴う危険、研究室内の安全も遺伝子組み換えなどバイオに伴い危険を伴う。研究者の感染は病原菌の発見とほぼ同時である。例：1883年ゴッホのコレラ菌の発見1894年のこと研究室でピペットによる感染もあった。
ドイツのマーブルグ事件、1967年にきっかけとなった。ヨーロッパの研究室で研究だけで死亡率の高い熱病になった。アフリカよりのミドリザルの熱病であった。
　危険回避には環境破壊も含まれる。中国ではサーフの研究所で行った。
　野口英世(1816～1928)のこと、１歳で焼けど、1896年独学で医師合格、1896年北里の助手となる。彼の先輩が手の手術のカンパをした。1900年渡米（ペンシルバニア大学）独学で英語を勉強し通訳をした。それで気に入られたようだ。人は良いが金にはだらしがなかった。借金をして踏み倒す名人であった。渡米壮行会の金を全部使ってしまった。2度目の募金を使い果たした。1904年ロックフェラー研究所へ、そして研究所長となった。努力家であったことは間違いない。1911年梅毒のスピロヘータを初めて培養した。野口婦人はメリーであった。1927年黄熱病の病原「菌？」を発見した。
しかしお手つきであった。菌ではなくウイルスであったのだ。1927年5月21日ガーナのアラクにて死亡。同年6月15日ロックフェラー研究所葬。今の研究室があり野口の内臓が保存されている。同僚のヨーロッパのヤングは彼の死亡を発表したがヤングも同病で死亡した。
　6-5、DNAの組替え実験
1974年Bergは実験の1時停止お提案。1976年NIHが指針（ガイドライン）を制定した。これは約束であり、法律でない。違反者は研究費は止められた。
1979年日本は３年遅れでガイドラインが出来た。異種間の組み換えで増殖能がある場合が規制の対象であり、同種間は対象ではない。
例えばP3は独立隔離した実験室で安全キャビネット（定期点検）機械ピペットの使用が必要。前が開かない専用の実験衣。手袋着用。更に更衣室を備えた前室を置く。
教育・健康診断・・・。病原微生物：日本細菌学会セーフティー。
動物実験：苦痛を与えない、数を減らす、代替えお考える、魚。
法律「動物愛護に関する法律」「大学における動物実験について」文部省通達。委員会を設置して実験計画の承認を得る。
ヘルシンキ宣言1964改訂1975、生物医学と人権条件1996．
５原則がある。自発的同意・説明と同意・無償の提供（交通費などは別）・個人情報の保護・倫理委員会の設置。胎盤はもの、今はだめ、自分もだめ。
　ゲノム情報ではDNA提供者の人権保護
　「知りたくない権利」の設置・・・これは馬鹿げている。
　臓器移植は臓器移植法、脳死については各個人が決める。
　6-6の規制１－4頁参照。
ドリー―再生医療の１つである。クローン動物：1997.2.28英国ロスリン研究所のドリー。クローン人間はドイツ・日本は禁止。理由、生殖は男女両性が関与する。偶然性が介在することは各個人の唯一性が確保される＝人間の尊厳である。
　6-7安全と科学研究
遺伝子組み換え植物、安全の問題：
例１、透析アミロイド―シス人工透析が原因の病気βＺミグロビンが血中に沈着する。20年も人工透析していると血管の中に下り物が溜まり新しい病気になる。サイエンスがひっくり返るのである。
例２、プリオン病、英国でBSEが発生した時点ではヒトへの感染は知られていなかった。科学の暫定性：パラダイムが崩れると安全でなくなる。科学をベースにしている限り安全は無いのである。
科学者の説明責任Accountabilityが必要である。技術の中立論：技術は中立で善も悪もない。使うものによるものである。ゼンマイの中にも発ガン物質があるが、毎日食べさせないと癌にならない。

午後の演習、独立行政法人・理化学研究所・横浜研究所見学
①蛋白質構造解析施設見学（西NMR棟）注：NMR（核磁気共鳴；nuclear magnetic resonance） ②DNA解析施設見学（南研究棟）　　　　　　　以上。

研究棟の壁に貼ってある蛋白質の構成遺伝子等の絵を興味深く見た。

（この項　了）

平成１６年６月１０日（木）遺伝子操作 ＝＝＝第８回目＝＝＝

平成１６年６月１０日（木）午前の講座、５．遺伝子操作、講師、大島泰郎（東京薬科大学教授）

5-1研究小史、
19C中頃より顕微鏡技術により核の中の染色体chromosomeが色に染まるものとして発見された。 1865年、Mendelが遺伝の基本法則を発見して、遺伝子の概念を提唱した。
1869年、Miescherがバーゼルの病院で当時滅菌をしないので膿から＝白血球からDNAを発見して核酸nucleic acidと命名した。
1900年、メンデルの再発見しメンデルの業績が認められ、変異体の作成など実験遺伝学を始めた。 20C前半は酵素の研究が主、核酸は重要とされなかったがDNAとRNAがあることが解った。D NAは細胞の核内、RNAは核外にあることが解った。
1944年Averyはニューヨークの病院で遺伝子の本体はDNAであることを証明したが無視されていた。1944年Averyは定年の年であった。よってあちこちで発表はしなかったが、遺伝子は理工学部の仕事であり、多くの人は医者の論文を読まなかった。が、Watosonは知っていた。
1950年頃、Todd（英）が核酸の科学構造を決定した。彼はサーと呼ばれ、核酸の化学工場を作った。（ビートルズもサー。）DNAは遺伝子の本体ではないかという考えが広がった。
　Chargaff（米）は４つの塩基組成の間にA=T,G=Cが成立することを実験で発見した。
A=T、20％=20％、G=C、30％＝30％という関係である。
1952年Harshey、Chaseがファージ系を使い遺伝子はDNAであることを証明した。ウイルスは蛋白質の皮がある。皮をはいで中身のDNAは遺伝子と確信した。
1953年螺旋構造はフリップが発見した。DNAが決まりRNAの働きを借りる。
1960年小さなRNA＝tRNA、小さな断片に切分けること、断片の仲の構造を決めた。江上藤雄先生と共同受賞かと想われたがHolleyが受賞した。Holleyの後ろにサンガーが追従した。
1972年遺伝子工学――人工で操作できる―人間が操作することが出来ることは、ここからである。
1974年DAN安全性の確認のため一時、遺伝子工学は止めた。自主規制が出来再開された。
6000の塩基の並びを研究した。スーパーマウスの衝撃。
　生物の使う遺伝子言語と人間社会の言語の比較
文字数　　　　4（ACGT）　　　　　　　26(abc…)　　　　　　48(あい)　　　　　　2(0,1)
単語数　　　　22　　　　　　　　　　約10万　　　　　　　　22万　　　　　　無制限
１単語の文字数　3スヘ゜ースをあける　　　　不規則　　　　　　　　不規則　　　　制限があるが
　　　　　　必要はない　　　　　　I,He,　　　　　　　　　　よ、おれ、　　　自由に
　　　　　　　　　　　　　　　　　She,They・・　　　　わたし、わたくし　　　設定できる

　5-2変異と進化
元の文、　　　　　　SHEWASSAD
変異１：無意味　　　SJEWASSAD
変異２：進化　　　　SHEWASMAD
遺伝子操作＝英語を習い単語と文法が分かると、シエーククスピアの文に触れることもある。

　5-3分子病
鎌形赤血球貧血、シカゴの医者・・黒人の青年がだるいとのこと、異常がないのに、不衛生の精だろうと見たが、感染はしていないし、寄生虫もいない。血液がおかしいと思った。
　赤血球は枕状の丸い柔らかいふかふかのものが普通である。袋が破れて凝結が起こっている。黒人しかない重い病でああることが分かった。
「Ｈｂの構造」Ｈｂｓの電気泳動、ポーリングは1950年に研究を始めた。
鎌形赤血球貧血ヘモクロビン　　　　　　　Ｉ
鎌形赤血球貧血保菌者ヘモクロビン　　　　Ｉ　Ｉ　　　　　表に出ない
正常ヘモクロビン　　　　　　　　　　　　　　Ｉ　　　　　２個とも正常
ミオグロビンMb、ヘモクロビンHbのα、β鎖、及び、ヘモクロビンSのβ鎖のアミノ酸配列の比較をした。
Mb：V、Hbα：V、Hbβ：VHLTPEEKSAVTALWGKV　　　NVDEN
HbSβ　　　　　　　　　　　　　V（6番目）は遺伝子の上では、1文字の書き誤りであった。ブルタミン酸はマイナス電気で水に溶ける。油は水に溶けない。
柱状の結晶が出来る。硬い蛋白質の結晶である。針が入っているようだ。
　アメリカではかなり患者がいるが、人口比は少ない。
　マラリア耐性は核を持った成虫（原虫）である。ヘモクロビンを必要としているが、鎌形赤血球貧血症の人はマラリア耐性は起きない。
　異常Hbと進化
鎌形赤血球貧血症の疫学調査をした。置換え、欠損、挿入、組替え、交差、転座、重複。

　5-4遺伝子
1980年Ilein―イタリア・イスラエルの海洋性貧血の女子の遺伝子治療をした。この治療は現在は褒められている。
1990年アメリカで始まった。骨髄だけが遺伝子操作しやすく、骨髄を取り出し、増やして、また、戻すおとが出来る。（ADA症）
1955年北大・・・これは直る。問題はベクター（運びや）をどうするかである。戻すかである。

　5-5遺伝子診断
PCR法による方法が1980年に見つかった。２人の患者は２００万位文字が違った。
テーラーメイド医療――遺伝子レベルで知ってしまうこと。病気のなりやすいことを知って遺伝子レベルで整理することが理想である。
ワトソンとクリック――DNAの複製――酵素DNAポリメラーゼが複製を行う。
RCN法の開発――①過熱して二本鎖をほどく②プライマーを撒く③DNAポリメラーゼ反応を行う。 ④同じ操作を繰り返す。
マリックが考えた。今は自動装置を作った。金が残り狂ってしまった。PCRの装置は安い。病院にごろごろしている。
・生殖医療にも適用・親子鑑定・花浦遺跡の例・ロシア革命―ロマノフ王朝の例がある。

午後の演習―微生物の観察（２）講師：照井祐介・守屋利幸（日本薬大大学院）
カナマイシン・アンピシリン・ラインゾリイドLinezolid(商品名：Zyvox)ファルマシア社、現在のところVREに効く新薬はこれしかない。対VRE最終兵器と目される。
カナマイシン――カビは生えない。もし生えているなら効果が落ちているのかもしれない。糖尿病の薬はクローニングで作られている。
インシュリンを作る遺伝子はDNAの中で決まっている。インシュリンを作れという設計図だけ他の菌に埋め込んで増幅させる。
プリントの実験操作0:37～実験後、イソジン・ミュウズで嗽と手を洗うこと。
先週のカンテンだけの部分に腸内菌が繁殖した。
トロプンで分解した蛋白質＝アミノ酸―イースト菌のすり潰しの粉
添加物が厚生省の決めた量は入っている。

写真右はは実験指導中の両先生（東京薬科大学大学院生）
写真左はペニシリンの遺伝子構造図と
筆者の指の菌を培養するためカンテンに指をつけて先週実験したものだ。
それを３分割して左半分は、そのまま培養し、
右は上下に上はカナマイシン、下はアンピシリンを塗布したものであった。

（この項　了）

平成１６年６月３日（木）蛋白質 ＝＝＝第７回目＝＝＝

平成１６年６月３日（木）午前の講座、４．蛋白質Protein、講師、大島泰郎（東京薬科大学教授）

　イタリアの国際会議はオーストリアの国境に近いアルプスの山中で目の前の山が良く見え頂上にはまだ残雪があり、東京でいう１２月頃の気候であって日本に戻ってきたら、37℃もあり、気温差20℃で大変で体がまいった。また北イタリアはワインの産地で日本の焼酎より濃いようなグラッパを毎夜戴いたので体がまいってしまった。

１．基本構造とプリオン病（狂牛病）。
今日はプリオンの話をするが、農水からお金を貰って研究している。
細胞の中では蛋白質から水をとると乾燥する、あとは蛋白質である。遺伝子の本体は核酸と蛋白質で量では核酸は少なく、蛋白質が圧倒的に多い。核酸が官僚で蛋白質が民衆のであり、拡散が命令し頭数は少なく、圧倒的に多い蛋白質が動くのである。
蛋白質は細胞の中で生き物のやっている蛋白質の機能は細胞の中で触媒として働き科学化学反応をおこさせるものである。
１． ①触媒　生体内の触媒を酵素と呼ぶ。例えは机の上にテニスボールを載せて、そのままにしておけばしばらくはそのままで動かないが、触媒は地震みたいなもので揺すってやると動いたり落ちたりさせる地震の役みたいなもので、反応を起こさせるものである。
人間の酵素は10万あると言われたが、ゲノムの文章がほぼ決まって、まだ意味不明のものがあり、それから見て酵素はたったの２万位である。バクテリアの酵素は3000位であるから数倍しか違いがない。猿と人間の比較に似ていて、これから見ると人間は高等な機械でない。
②生物体（皮膚・骨・羽）
　蛋白質は体を作っている。皮膚はコラーゲン・骨もコラーゲン羽はケラチンであるから加工すると食べられる・人間の産毛は鳥の羽と同じ組織であり、蛋白質である。
③運動（筋肉、鞭毛）運動するのは筋肉であるから蛋白質であり鞭毛も蛋白質である。
④運搬・貯蔵も蛋白質で酸素を運ぶヘモクロビンという蛋白質の色は赤である。貝や昆虫は薄い青色をしたヘヤシノミンという蛋白質が酸素を運んでいるのである。
　アカガイは進化の特異点でヘモクロビンを持っていて赤い血を持っている。すし屋はアカガイの料理のためヘモクロビンの血を流すのに「てま」がかかる。研究には大切なものであり、アカガイを調理した後の赤血は進化的に特異であるから学生が喜ぶ。
⑤防御（免疫の抗体蛋白質）・攻撃（蛇毒も蛋白質である）、ハブとコブラの毒は違うもの蛋白質であるが、神経を麻痺させるサリンと同じで働きえをするら蛇の毒は怖いのである。
⑥通信（ホルモン）・調節（ホルモン）ホルモンは２種あり、1種は蛋白質であり、もう１種は血の中の血糖値を調整するホルモンは蛋白質である。インスリン、ズルカゴンである。もう一つは性ホルモンのスレロイドホルモンなどで性ホルモンであり小さい蛋白質である。

今日は時間の関係で働きについては時間がないので説明はしないが、構造について話をしよう。

構造について、
蛋白質はアミノ酸の重合体、普通は100~500のアミノ酸が連なっている生体高分子である。
ホルモンのうちインスリンは５０個のアミノ酸から出来ている。平均300~400個が平均である。
　ちなみにコラーゲンは1000個は例外で、普通は300~400個が平均である。インスリンは50個である。アミノ酸がいくつも連なっているものを、高分子と呼んでいる。
　生体高分子の対語は合成高分子である。衣類は現在は合成高分子で、合成したものと天然のものがある。ペットポトルは合成高分子である。
　スフとい人工繊維は人工高分子といい、天然にあるものと同じものである。しかし良いことは無かった。天然のものを真似しているうちは人工高分子で100%同じものが出来るが、合成のものに比べて弱いとか。
　合成高分子は真似しきれなかった欠点もあるが、今の合成ゴムは優れた性質を持つもので、天然の生体高分子にない性質をもっている。例えば、天然のゴムではジェット機のタイヤは作れない。
天然にない合成ゴムでジェット機のタイヤが出来切るようになってジェット機が飛んでいる。
天然の繊維などの着ごこちは落ちるが、合成高分子の繊維は虫には食われないとか強いとかの良い性質がる。優れた性質をもつものが合成高分子といわれるものだ。
生体高分子の蛋白質と核酸は1本の紐である。巨大なお数珠のようなものである。とこかで端を見つけて引っ張りだすとむしろ女性のネックレスをはずしたようにどこか１本引っ張ると１本の紐になる。合成高分子は端を探して引っ張ると端は一杯ついている網状高分子である。
　それに対し蛋白質は１本の紐でできているので、線状高分子ともいうこともある。
問題は100種類もあるが、われわれの体を作る蛋白質は
２．蛋白質を作るアミノ酸は20種のアミノ酸を使っている。
　アミノ酸＝カルボシル基―COOHとアミノ酸―NH2を化合物である。
バクテリアから人間まで同じ20種類のアミノ酸を使う。これはどうして誰がどういう仕掛けで 20種を選んだかはわからない。もっと不思議なことこれらを研究している学者はそのことが研究の対照だとは思ってないことである。不思議である。
　核酸も４種のアミノ酸に限定される。いつ誰が決めたのか解らない。
これら　機械として見た時、何故、そうした設計原図かは、誰にも解らない。これもどうして誰がどういう仕掛けで4種を選んだかはわからない。もっと不思議なことこれらを研究している学者はそのことが研究の対照だとは思ってないことである。不思議である。
　　　　　　　　　　　　　　　／H- 　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　O＝C　　　　　共通部分である。　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　｜　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　3N+―C―H　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　｜　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　R（側鎖）これが違って20種が出来ている。

　蛋白質のアミノ酸は20種、下等なバクテリア・植物は自前で20種全部作ることが出来るが、哺乳類、特にヒトは8種しか作ることは出来ない。12種は他の生き物から奪わねばならない。
　必須アミノ酸は
トリプトハン・リシン・メリオニン・ロイシン・イソロイシン・トレオニン・バリン・フェニルアラニンの８種である。　日本人はトリプトファン・リシンの多い米を食している。――よって肉はいらない。
　西洋人はトリプトファン・リシンの少ないパン（麦食）のため、肉を食している。尚、子供のためには、卵は理想的な良い食品である。
　更にヒトの成長のためにはヒスチジンとアルギンが加わる。ヒトの子供にはこれを加え10種類がいる。
（ネズミなどは自前できるので、この面からヒトは下等でネズミは上等といえる）
３．アミノ酸の配列
(ア) 白質の中のアミノ酸の並び順はアミノ酸配列と呼び、この順番は遺伝子が決めている。
(イ) アミノ酸配列が蛋白質の形を決め、形が働きを決め、働きが生物の正確を決めている。
(ウ) 結局、遺伝子が生物の性質を決める。
例、血液型、グリコ酸の糖・グリコースの糖・両方が入れない＝順に、A・BとOの違いによる。
糖を運ぶアミノ酸の並ぶ型が違うだけ、つまりほんの１つのアミナ酸が違うだけである。
例、生まれつき通風の病気のヒトがいるが1個の遺伝子でわかる。凶暴の性格となる。
４．歴史を見てみよう。
1955年、F.Sarganは12年かかり、最初のアミノ酸配列を決定させた。F.Sarganはノーベル科学賞を２つ貰った人だ。
　インスリン・RNAの決定である。
1970年代にウイルスの遺伝子の配列を決めた。10年後、RNAの核酸のホイルは80個の鎖を発見し、サガンはその後についていって、その結果、彼はノーベル賞を２つ受賞した。ちなみに一生のうち、二つのノーベル賞を貰った人はキュウリー夫人である。最初はご主人と２つ、そして自分で、その後１つ、後、子供の娘婿が２つ、受賞した。計、親子で５つ貰った。
３．蛋白質の立体構造
① 蛋白質の構造は階層に分けて理解する。
② １次構造＝アミノ酸の配列（１次とはpraimary、最初の、第１の・・意、怖いのは３次構造と３次元構造で意味が違う注意のこと）
③ ２次構造＝主鎖（骨組みのこと）の規則性、Secodary、
④ ３次構造＝折り畳み（規則構造と今の折り畳み）
⑤ ４次構造＝サブユニット構造　この後生物の形まで行くが、普通は1～4研究まで。
先ず規則について最初に研究したリングL.Pauling(1901―1994)は戦争反対者で、ケネディ大統領の顧問であり、戦争反対・核兵器反対のデモに人の旗をかりて参加した後背広に着替えてホワイロハウスに出勤したなどの平和主義者でノーベル平和賞を受賞した人だ。
L.PaulingはDNAの二重螺旋を決めたのであったが、1950年に蛋白質の他人のX線の写真基にして規則構造を計算した。
　また、ヘモクロビンの構造解析のデータを知り、螺旋で筒のような構造を知って計算した。
　αヘリックスは筒の中に螺旋が見えることを提案した。大きさ高さ3.5nmで水素結合のため±が中和するために、全体80％が縦に並ぶが結合は弱いのである。
　2本横に引き伸ばすと、βシートは自転車置き場の屋根みたい（トタン状）で網状である。
　ヘルトとケンブルがヘモクロビンと同じ蛋白質でミオグロビン（Mb）は、筋肉中の酸素の貯蔵蛋白質で8本のαヘリックスが折り畳みされている。
　クジラの肉は褐色に見えるのはミオグロビン（Mb）に酸素を溜め込んでいる。
　Subumit→Dimer
　例がヘモクロビン（Hｂ）で４つの塊から出来ている。それ１つがミオクロビン４つである。
蛋白質の構造決定：結晶、横浜の理化学研究所では結晶を作ってX線を当てて対物だけ持つ顕微鏡で、他はコンピューターで補うもので見ている。
MNRを使っても見える。X線解析の例である。
４．蛋白質と病気
　蛋白質が以上だと病気が起きる。
(ア) 血液中の酸素の運搬を行うヘモクロビンが異常だと貧血病になる。
アミノ酸のたった1個の並び方が違っただけで貧血病になるという。
(イ) 異常な蛋白質が組織中にアミノ酸が溶けてなくなり沈殿するとアミロイドと呼ばれる重要な病気になる。
　　総称してアミロイド―シスというが、ルツファイマー、プリオンなどが、含まれる。（ヒトでは２０種類の病気が知られている）
　・狂牛病は昔から知られていてヒツジ（羊）の病気であった。脳が解けてしまう病気である。よろよろして立っていられなくなる。
・　プリオン病と総称する。
・ヒツジ―スクレープというよろよろする病気である。時々、動物の病気が羊飼いに移ることを知っていた。
・牛、ＢＳＥ＝牛海綿状脳病である。ヒトには４つの病状がある。
　　ヤコブ―クロイツフェルト病
　　ゲルストマン・ストロイヤー・シャインカー病
　　クールー病（土人の病気であった、ニューギニアの文化であるといえるが、生前世話になった人の脳を食べるという習慣があった。これは食べる事を止めたので1960年以降年以降病気は無くなった）
　　致死性家族性不眠症
ヒトのプリオン病―脳のどこではじまるかで病名は違う（脳の図）
・プリオン蛋白質253アミノ酸の蛋白質（膜結合性蛋白質）である。
・ヒトでは第20染色体上に遺伝子があり脳内でいつも作られている。
・ノックアウト
プリオンを持っているが、発病するとは限らない。遺伝子を潰してしますことで発病しないことがある。―マウスは正常に見える―発病しなくなる。
・動物間で感染が起きる（Alpsの羊飼い）
・安定で加熱しても壊れない（滅菌消毒が不可能）焼いてしまえば良いが、農水省かｒ研究費を貰って研究中であるが、ハンバーガーを食べたイギリスの少年の例がある。
牛の牧場の干草にリシンアミノ酸を混ぜると、羊のくず肉を混ぜる・いらない脳のスクレープを混ぜている。とんでもないこととなる。
・立体構造の変化で病原性プリオンに変化する。―プリオン病蛋白質の変換、βシートが２本から4本になって病気を引き起こす。
プリオン病はまだ不思議なことが多い。
・　感染性(O157やインフルエンザ)、医療性（人工透析でアミロイドの病気が起こる、分解しなくなって医療技術が劣るからである）、遺伝性（日本の患者は大部分）。医療性は人工透析で腎臓で分解されなくなっている。脳の硬膜で牛のものを使うと移る。
・食べ物では何故脳へいくのか、脳での吸収と脳の関門があるが不思議である？。
・普通潜伏期間が長い（蛋白質の構造変化なら１秒以下の時間である）
・現在問題の狂牛病は「新型」で発病が早い。
従ってノーベル賞は早すぎた？Prusiner1997年はプリオンの研究でノーベル賞を貰ったが知らないことが多すぎて貰ったのが早すぎたと批判がある。
（了）

平成１６年６月３日（木）午後の演習、微生物の観察実験、
講師、照井祐介・森屋利幸（東京薬科大学大学院生）
目的、手についている微生物を培養し、顕微鏡で見なくとも、どのような微生物が存在しているかを遺伝子操作して分類し、系統解析をする。
手順①プレート作り②抗生物質の塗布（カナマイシンとアンピシリン）③植菌、シャーレにふたをして、ビニールテープで周りを固定させた。今日はここまで。１週間放置して、６月１０日にカビの生え具合や系統分析を実施する。

写真左は実験指導中の照井祐介・森屋利幸の両先生（東京薬科大学大学院生）
写真右は実験中のシャーレ、そのシャーレの中身は筆者の手のバクテリアがついているカンテン。
左半分はカンテンのみ、右上はアンピシリンと下はカナマイシン。

（この項　了）

平成１６年５月２７日（木）アストロバイオロジー ＝＝＝第６回目＝＝＝

　平成１６年５月２７日（木）第６回　アストロバイオロジー

平成１６年５月２７午前、講座：講師、小林憲正（横浜国立大学大学院教授.理学博士）

アストロバイロジーAstrobiology NASAが1997に言い出した。地球及び地球外における生命の起源・進化・分布と未来を扱う学問である。そしてNasaはNasa Astrobiology研究所を造った。
cf.　圏外生物学Exobiology1960年Lenderberg
　　宇宙生物学Space Biologyがあり、日本には宇宙生物科学会がある。
微小生物学・放射線生物学・圏外生物学・自然及び人工生態学系・生物天文学Bioastrogyがある。
宇宙生物学と訳すと、日本では、ウエルズの火星人や宇宙メダカを育てて見ようなど・・・がある。
生命の起源の歴史をみると～19世紀まで自然発生説で、
1859年ダーウィンの進化論により進化していったのだと「種の起源」にまとめた。
1860年パスツールにより自然発生説の否定があり、彼は白鳥の首フラスコの中で煮て先口を細くしたところスープは腐らず、中には微生物が沸かない・・・などの実験をした。
1861年ダーウィンの手紙。Warm Lyttle Pand。1093年アレニウス「パンスペルミア説」生命は宇宙から飛んできた。
1924年オパーリンOriginal Lifekagaku化学進化という仮説を立てた。
1928年ホールデンPrimordial Soup。
1953年ミラーの実験－原始地球を作って有機物の実験をメタン・アンモニア・水素を混ぜ電圧を使い、S.L.Miller,Science―タンパク質の素、アミノ酸の生成。
1953年ワトソンとクリック　ＤＮＡ構造。
　現在の生命を比べ昔の尻尾が見えないか。分子生物学・地質学・古生物学を使って昔の生命を調べて見よう。これが解れば尻尾は解ってこよう。
　では、先ず地質学で見てみよう。35億年前微生物がいた。
地球と生命の歴史　46億年前地球の誕生、39億年前まで隕石重爆撃、更に38億年前生命の誕生～炭素が含まれた生物がいて炭素は生物に弄られていたようだ。
生物は共通の祖先から－最後の共通の祖先－ＬＬＣＡ，コノモート――から全ての生物が進化した。
セントラルマグマ・・・、根元にいる生物100℃と高温な好きなコノモート。
タンパク質（アミノ酸）－――→――――触媒――――――→ＤＮＡ（核酸）
数百～数十万　｜――――→　　　　→　　　　　　　転写　　　↓↑
　　　　　　　｜→――――――翻訳―――――――――ＲＮＡ分子量数十～数百万（DNAからコピーされタンパク質が出来る。
タンパク質ペプチドの構造、アスパラギン酸。実験的にタンパク質と核酸を作ってやればよい。
ＤＮＡの構造の素ヌクレオチド（核酸）と塩基と糖と燐酸という無機物でDNAとRNAが作られる。尚糖は２７個とalphabetと同じ位の種類がある。
生命のアルファベット、グリシンＧ・アラニンＡ・パリンＮ・ロイシンＬ
ミラーの実験、メタン・アンモニア・水素・水←放電による高電圧
原始地球上での化学進化エネルギー
（従来の考え方＝1950~1970代）
メタン＋アンモニア←放電による紫外線・宇宙線・雷・火山熱・隕石・衝撃波＝アミノ酸が出来る。
（現在の考え方＝地球はどのようにして出来たか最初10kmの塊に隕石が衝突し今の大きさ）
原始地球上での有機物の生成ＣＯ２・ＣＯ・Ｎ２・Ｈ２Ｏ＋エネルギー
プロトン陽子線照射、紫外線放射能、ＭＰＤアークジェット・レールガン（隕石衝突）＝からもアミノ酸が出来る。
もう一つは宇宙から、マーチンソン隕石（オーストラリア）中の有機物にもアミノ酸が見つかった。
　アミノ酸・核酸塩基・糖（ジヒドロキンアセトン）・カルボン酸・アミン・炭化水素・複雑な有機物。
ハレー彗星1986年接近を調べて見ると
オールトの雲とカイパーベルトがあり小さな天体がある。ハレー彗星のダスト中にも有機物がある。
　ペンチン・ヘキシン・プタノレン・ペンダシンなどの有機物がある。
　太陽の出来るはるか昔、暗黒星雲（分子雲、個々には1μ）―馬頭星雲の写真で説明、星雲間塵中での絶対温度で10K(絶対温度）、－264℃の低温の世界でアミノ酸の素となる有機物の生成された。これらは宇宙線の反応によって出来たものだが、実験室での冷凍器を使ってアミノ酸の素となるものを確認している。それが隕石や彗星に取り込まれたものであろう。
揮発性化合物の氷（H2O,CO,CO2,CH2OH,H2CO,NH3・・）ケイ酸塩の2層の周り。
模擬星雲間塵実験装置、模擬星雲間塵アイスセントルの中でのアミノ酸前躯体を確認した。
生体分子の非対称性
　左手型（Ｌ－）アミノ酸　　　右手型（Ｄ－）アミノ酸
　　地球上の生物は左手型（Ｌ－）アミノ酸を使っている。
　　ミラーの実験では左手型（Ｌ－）アミノ酸　　　右手型（Ｄ－）アミノ酸の両方が等量出来た。１．アーチソン隕石のＬ－体アミノ酸の過剰(Cronin&Pizzacello1997)%L－%D=一寸多く、一部のアミノ酸はＬ－体を増やす方法をとるであろう。
２．宇宙における円偏光の検出（Baiky,1998）
３．シンクロトンの円偏光という光がり、それによるアミノ酸の不斉。分解と合成。
中性子星では電子がぐるぐると回っている。片一方は壊れて片一方は増えよう。
まとめ、
星間有機物＝地球生物圏の重要要素、宇宙カエル有機物の塵を食している絵がある。
生命の起源の場としての海底熱の噴出孔、高温の海300℃の深海で100℃で生きる生物がいる。
化学的理由
１．マグマによる熱エネルギーと冷海水による急冷で有機物の合成が可能。
２．還元的な元素物質に富む・・・。Ｈ２，Ｈ２Ｓ・・・。
化学的進化の古典的なシナリオ・・・ＲＮＡが先に出来た。メタン＋アンモニア＝核酸RNA,DNA。
ＲＮＡの無生物的合成、ＨＣＮ→塩基（アデニン）、ＨＣＨＯ→糖（リボース）、塩基＋糖→ヌクレオシド、ヌクレオシド。
　ＲＮＡの無生物的合成ではそれぞれのステップで一寸しか出来ない。仮に5%とすると使えないものは95%でそれを×と偶然の場合しか出来ないことになる。
実験室で作った有機物、ＣＯ，Ｎ２，Ｈ２Oから①分子量数千のものが先に出来る。これは加水分解でアミノ酸になるので、前躯体という。②加水分解する。分解しないでいるものもある。・・・。
がらくたワールドの世界（資料⑨参照）。
ごみ置き場みたいなものの中で使えなくなったラジオやものの材料がうようよある。このように部品は揃っているのであるが、この中で有用なアミノ酸などの素が出来たのであろう。もっとがらくらワールドについて調べて見たい。これらは彗星や隕石の中にあろう。
　コモノート（共通の祖先）を実験室で作りたい。
　宇宙の複雑有機物の探査
　　小惑星－はやぶさ－糸川という小惑星に向けて飛んでいる。

写真左は小惑星探査機「はやぶさ」Asterroid Explorer HAYABUSAの宇宙飛行中の想像図。宇宙航空研究開発機構広報部のパンフレットより
（平成１６年５月１３日、川崎アカデミー宇宙科学研究本部見学時パンフ取得）
尚、「はやぶさ」は電気推進エンジンで飛行し2003.5に打ち上げらイトカワ1998SF36に向かって飛行中、2005.6にイトカワに接近、
約半年にわたり観測を行い、2007.6に地球に帰還して、土壌サンプルを収めたカプセルを切り離して回収する予定とある。
写真右は地球出発から小惑星までの軌道と地球への帰還軌道である。成功をる！！！。

　　彗星
　　タイタン（カッシーニ）―2005.1にタイタンに到着し分析することとなっている。
　　実験室での模擬実験。
ロゼッタ（ヨーロッパ）、スターダスター（アメリカ）で飛ばしている。
第２の生命の探査―地球外生命はいるか。アストロバイオロジーの主な目的である。
　　太陽計の中の９の惑星と衛星数十個がある。
火星・・・バイキング探査機、①カメラによる②有機物分析（熱分解GC／MS）③生物学実験（炭酸同化実験、ラベル放出実験―有機物の分解実験―、ガス交換実験）。これらは1970～90年の間行われた。
1996年、火星隕石ALH84001中に生命の痕跡あり（昔の生命の跡）。　　炭酸塩、微生物状の構造、多環芳香族炭化水素（いもむしを採るみたいだ）、磁鉄鉱。今は火山にも生命はいたかなという段階である。
火星の水と生命の探査ＮＡＳＡNave Mars Rover Mission－水(海)があった。
ESA Mars Express Missionでは機器調子悪く結果見えない。
　木星の4大衛星（ガリレオ衛星）のうち、イオは木星に近すぎる。他の３つの衛星エウロパ・ガニメデ・カリストの表面は水と氷である。
エウロパ－表面は氷でその下に液体の水がある。エウロパの海底に潮の満ち潮があり、「熱水噴出孔」があるのではないか。水が海これがエネルギーだ。水の素は彗星からではないか。
火星はかっては水があった。水とエネルギーと有機物の３つが揃っており地球と同じことが起こっていたのであろう。
　地下深部の生物圏
地球は生物圏・生態系は知られているが地下生物圏もあることが確認された。
・地下数千ｍの岩石中にも微生物の生存が確認された。
・太陽光を用いる光合成に依存した地上生物圏に匹敵する化学合成のエネルギーに依存する生物圏がある。
・地下生物圏のバイオマスは地上生物圏のバイオマス以上との試算がある。
　海底熱水系地生物圏―ブラックスモーカー－
　エビやカニがごちゃごちゃいる。
　高層大気中の微生物－成層圏までの高層大気中にも、微生物が生存している。紫外線や宇宙線に対する極めて高い耐性を持つ。
生命検出法、
１培養法で検出は全体の1%である。２代謝測定法（Viking計画）。
３観察法Morphology(右図)②顕微蛍光法（FMS）の原理はＤＮＡの染色、細胞核の染色、酵素反応により蛍光を発するものを調べる。酵素反応により蛍光を発するものを蛍光顕微鏡で見る。など。＝カスミ分析する。砂かどうかなど。（dic／エステラーゼ酵素基質をかけて見る。）この方法で火星探査をする。
宇宙の生命＝地球外文明はあるか。
　ドレークの式Ｎ＝R×fp×fl×ne×fl×fi×fc×L＝地球外文明を探査する式である。
Ｎ　交信可能な星の数、R　恒星の生成率、fp　惑星系の数、ne　生命が存在する、fl　実際に生命が誕生する、fi　知的生命に進化、fc　通信技術、L　平均寿命。
　生命の大絶滅があったが人間はLを長くして生き延びねばならない。それには地球の環境問題がある。
火星はオゾン層がない。金星は暴走温暖化し有機物は焼かれてしまう→表面460℃、ＣＯ２96.5%となってしまう。
　まとめ―アストロバイロジー―とは何ぞや！
ハビタブルゾーン　生命（連続）生命可能な領域―地球の太陽から距離がほどほどで地球の円軌道まで。これは我々人間を中心に考えているからである。カスミでも微生物は生きていけるのであから狭い範囲を考える必要はないか、しかし、人間がここにいること自体これは稀で奇跡なことである。コペルニクス(1473-1543)の地動説である。物理学はどこでも成立するが、地学・生物学では成立するかどうか。
　系外惑星の発見1955年依頼120個以上発見した。ホットジュビターなどの異形の惑星とされてやっと地動説の考え方が出来るようになった。
　生物学の普遍化、
炭素生物―タンパク質－核酸系生物－コノモートから進化した生物－タンパク質
　アストロバイオロジーは生物学の天動説から地動説へ導入させる学問である。
プトレマイオスの宇宙は天動説、コペルニクスの宇宙は地動説である。（了）

平成１６年５月２７日午後の演習、
講師：東京薬大博士課程、森屋利幸（2年）・照井裕介（3年）の両量先生。
先週は光合成反応である「光エネルギーの受容」を司る「光合成色素」を分離する実験をした。
　今日は合成によって出来るデンプンを検出する実験を行う。

写真左右はヨウ素デンプン反応実験中。植物はシルクジャスミンなど用いた。

（この項　了）

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平成１６年５月２０日（木）目について ＝＝＝第５回目＝＝＝

　平成１６年５月２０日（木）第５回　目について

平成１６年５月２０日午前、講座：目、講師：大島泰郎（東京薬大教授）

１．目と多様性
　目は生物により様々である。ダーウィンも進化の過程で歴史の中でころころ変わっているから説明するのに苦労した。人間には二つの目のほか、綿密には、脳の中にもう一つ隠れた目がある。生物によって目はいろいろあり、単眼や複眼がある。プラナリアは目のレンズがない。実際レンズないカメラもあったし小さい穴を開けただけであった。これと同じ。
バクテリアも目を持っている。このバクテリアは塩の飽和したところに住んでいる。古細菌の目はグリテンである。アドロプシンは目の働きをしている。細胞膜に埋め込まれたタンパク質の目である。細胞に入っている鞭毛プロペラでバクテリアが働いている。
２．レンズタンパク質の進化、
我々の眼はカメラの場合と同じようにレンズの前後に動く。屈折してくれれば良いが。レンズタンパク質には血管はいけないので、我々の目は無色透明で丈夫であれば良い。母から貰ったレンズタンパク質を一生使うのである。タンパク質は壊れやすいと言われるが100年は持つ。最も寿命の長いタンパク質である。熱とか環境が変わると、目のタンパク質がいい加減のことをするのである。生命にいい加減さをするのが酵素である。ヒトのHPSはβとγで細菌起源である。アヒルのeはLDHで活性もある。乳酸レキゾナールという酵素である。アヒルや鶏のδはアルギンコハク酸リアーゼ（おしっこを作る酵素である）（アヒルでは活性）。ウミガメのτはエノラーゼ。カエルのρはプロスタグランジンF合成酵素である。
いい加減なことをするタンパク質の場所（器具）もある重要である。
３．メクラネズミは地下に住んでいる動物であるが光が届かず目が退化している。
ダーウィン進化は変異と淘汰（選択＝高校教科書）である。1850年ダーウィン進化が発表されたが1970年頃三島遺伝研究所の木村は中立説を出した。これはタンパク質や核酸の構造に見られる進化は変異だけで淘汰がなく中立であるとした。
木村の中立説を検証すると、地下動物・洞窟動物の目。使わない器官はダーウィンの進化なら淘汰がないから進化速度は落ちる。中立説なら進化速度は早い。
　６５００万年前からマウス・ハムスター・スパラックス・モルマット。ヒトへと・・・。
メクラネズミは地下に住んでいる動物であるが光が届かず目が退化している。海の深いところに住むエビやカエルも目は退化している。
　今、木村の説は正しいものと書かれている。
４．ヒトの目（図参照）目の角膜は乾くのを防いでいる。
視細胞のカン体細胞は明暗を認識する細胞で、錐体細胞は色を認識する細胞である。色を識別する細胞は3種あり、光の３原色の赤青緑を吸収する。進化的には青が一番、赤、緑と続く。
光の受容体はGタンパク結合型、７回膜貫通するというヘリックスがタンパク質が色を識別する。GTPの分解により、ナトリュウムチャンネルが閉じて膜電位が変化する。
　　　　　　　　　　　　　　　　 Rhodopsin（ロドプシン＝視紅、脊髄動物の網膜の細胞にある視色素）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Cterminus Proton+in
　　　　　　　　 Bilayer |。。。。。。。。。。。。。。。。。。。| bilayer（二分子層）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Proton+out
。。。。。。はレチナールという化合物（ビタミンAの親戚でこれが光を受け取る）（鳥目である）タンパク質の働きで水素１がはじきだされるという原理である。
５．視覚情報の処理
　神経の左右交差、１次視覚野は後頭部、細膜を再現している、視覚連合野から高次視覚連合野
　最終的に前頭葉で視覚情報を解釈する。ウソを一杯入れるので裁判の世界で目撃者は大丈夫か。
　（忍者ゲーム－忍者をみていると盲点がり、左目を被せて見ると●は見えなくなる。）
　ウソは予測する能力で、ウソをつく能力が大切である。＝前へ前への運動は大切である。＝脳の前後の運動。
６．脳の左右分業
左脳に利く人は科学者才能があり、右脳利く人は芸術家的才能があると言われる。
左目の信号は右脳へ、右目からの信号は左脳へ行く。左右の脳は独立している。したがって、大変なのは戦争で片目をやられた人、癲癇に人は左脳と右脳の病気に関係がある。
PET＝Positrom　emissin tomography陽電子放射断層撮影法、脳の診断法は脳腫瘍の治療などに有効である。いずれも脳の活動部位が解る。
―ダビンチは思いつくと左手でメモをした－逆さ文字である－これを鏡に写して本人は見たそうだ。
目の錯覚
① つぼの絵②錯覚③平行線と斜め線④よって目撃は当てにならず⑤虹は何色、日本人は７色、西洋人は６色だという。藍色＝blue greenの認識がないのである。西洋人は２赤～６水色、日本人は２～７である。
視覚異常（色盲）
＝錐体のロドプシンタンパク質は多重遺伝族アミンの例である。赤と緑の加収帯を持つロドフシンの遺伝子は性染色体、よって色覚異常は男に多い。これは男は性染色体が１本しかなくペアの染色体が納まらないからである。ロドプシンタンパク質は進化で２つに増えるとそのうち１つが青から赤に変わった。
この２色は、最近（旧世界遠3000万年前以降）の遺伝子重複の産物、このため遺伝子変換が起こりやすい。これを協調進化Concerted evolutionという。
　（トの染色体1,2,3,-----11,-----21,22,----X,Y）
中生代、哺乳類は夜行性のため色覚を失う。青は一番古い色覚の遺伝子、原猿類は7000万年前、北米起源、当時は北米とヨーロッパが一つに繋がっていた。400万年前ヨーロッパとアジア、アフリカが繋がっていた。プレシアダビシス、アダビス、キツネザル、メガネザルまで夜行で１色であったが２色は新世界猿から旧世界猿は３色に進化した。
森では色覚が重要で代償に臭覚を捨てた。新世界猿は性により色覚を失う。遺伝子は青＋X染色体上に一つ、X上は２種あり個体差がある。ヒトは性差、ヒトの赤色遺伝子に2種あり。S180A変異は吸収帯がダイダイに移る。よって一部の女性は４色を認識する。(了）

平成１６年５月２０日午後の演習、
講師：東京薬大博士課程、森屋利幸（2年）・照井裕介（3年）の両量先生。
光合成反応である「光エネルギーの受容」を司る「光合成色素」を分離する実験をした。
　葉っぱをちぎりシャーレに入れ葉っぱを押しつぶしてアルコールに色素を出させ、抽出した資料をガラス製ピペットを使用しＴＬＣ(ろ紙）につけ濃いスポットを作り、展開用のチューブに少量入れて、ＴＬＣを乾燥させた。すると分離された色素が観察された。

写真は演習指導中の先生(右）と左写真はＴＬＣについた色素を観察。

（この項　了）