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【mRNAワクチンの仕組み】ノーベル賞の技術をやさしく解説|「設計図」を届ける新しいワクチン、カリコ氏の挑戦とこれからの可能性

mRNAワクチンの仕組み 科学とテクノロジー
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はじめに:ノーベル賞を受けた「mRNA」の技術

秋から冬にかけては、インフルエンザや新型コロナウイルス感染症など、ワクチンについて考える機会が増える季節です。新型コロナウイルスのワクチンとして、多くの人が接種した「mRNA(メッセンジャーRNA)ワクチン」。名前は聞いたことがあっても、その仕組みまでは知らない、という人も多いのではないでしょうか。

2023年のノーベル生理学・医学賞は、このmRNAワクチンの実用化につながる発見をした、カタリン・カリコ氏とドリュー・ワイスマン氏に贈られました。

この記事では、mRNAワクチンがどのような仕組みで働くのか、従来のワクチンとどう違うのか、そして、開発を支えた研究者の物語と、これからの可能性について、わかりやすくご紹介します。

第1章:ワクチンの基本的な仕組み

ワクチンは、病原体(ウイルスや細菌)に実際にかかる前に、体の免疫に、その病原体の「特徴」を覚えさせておくためのものです。

私たちの体には、一度出会った病原体を記憶し、次に同じ病原体が入ってきたときに、すばやく攻撃する仕組み(獲得免疫)があります。ワクチンは、この仕組みを利用して、病気にかかったときに、重症になりにくくしたり、かかりにくくしたりするのです。

従来のワクチンでは、病原体の毒性を弱めたもの(生ワクチン)や、病原体を不活化したもの、病原体の一部分を取り出したものなどを、体に入れていました。

第2章:mRNAとは何か

mRNA(メッセンジャーRNA)は、私たちの体の細胞の中に、もともとある物質です。細胞の核の中にあるDNAには、体をつくるさまざまなたんぱく質の「設計図」が書かれています。mRNAは、その設計図の一部を書き写し、たんぱく質をつくる工場(リボソーム)へと届ける、「伝令役(メッセンジャー)」の役割を果たしています。

細胞は、mRNAに書かれた情報を読み取って、たんぱく質をつくります。そして、役目を終えたmRNAは、短い時間で分解されてしまいます。

第3章:mRNAワクチンの仕組み

mRNAワクチンは、この仕組みを利用しています。新型コロナウイルスのmRNAワクチンを例に、流れを見てみましょう。

  • ①設計図を届ける:ウイルスの表面にある「スパイクたんぱく質」の設計図となるmRNAを、脂質の小さな膜(脂質ナノ粒子)で包み、筋肉に注射する。
  • ②細胞がたんぱく質をつくる:細胞の中に入ったmRNAの情報をもとに、細胞がスパイクたんぱく質をつくる。
  • ③免疫が覚える:つくられたスパイクたんぱく質を、免疫が「異物」として認識し、抗体や、感染した細胞を攻撃する細胞(T細胞)などをつくって、その特徴を記憶する。
  • ④mRNAは分解される:役目を終えたmRNAは、数日のうちに体の中で分解される。

つまり、mRNAワクチンは、ウイルスそのものではなく、「ウイルスの一部分をつくるための設計図」を体に届け、体自身に、免疫を訓練するための材料をつくらせる、という新しい発想のワクチンなのです。

第4章:「遺伝子が変わる」ことはない

mRNAワクチンについて、「遺伝子が書き換えられるのでは」と心配する声を聞くことがあります。けれど、mRNAは、細胞の核の中に入ることはなく、DNAに組み込まれることもないとされています。また、mRNAは、体の中で比較的短い期間で分解されます。

こうしたことから、mRNAワクチンによって、接種した人の遺伝子が変わることはないと、国や専門家は説明しています。

第5章:カリコ氏の長い挑戦

mRNAを薬やワクチンに使うというアイデアは、1990年代から研究されていました。けれど、大きな壁がありました。体の外から入れたmRNAは、免疫に「異物」として攻撃され、強い炎症を引き起こしたうえ、すぐに分解されてしまったのです。

ハンガリー出身の研究者カタリン・カリコ氏は、研究費がなかなか得られず、大学での立場も不安定な中で、mRNAの研究を続けました。そして、免疫学者のドリュー・ワイスマン氏とともに、mRNAを構成する部品(塩基)の一つを、少しだけ形の違うものに置き換えることで、炎症が起こりにくくなることを発見し、2005年に発表しました。

この発見が、のちのmRNAワクチンの実用化への道を開きました。周りから評価されない時期が長く続いても、研究をあきらめなかったカリコ氏の物語は、多くの人に勇気を与えています。

第6章:なぜ、早く開発できたのか

新型コロナウイルスのmRNAワクチンは、ウイルスの遺伝情報が公開されてから、およそ1年という、これまでにない速さで実用化されました。

その理由の一つは、mRNAワクチンが、ウイルスの遺伝情報さえわかれば、比較的短い期間で設計・製造できるという特徴を持っていることです。従来のワクチンのように、ウイルスを大量に培養する必要がありません。また、それまでの長年の基礎研究の積み重ねや、多くの人が参加した大規模な臨床試験、各国の審査体制の工夫なども、開発を後押ししました。

第7章:mRNAワクチンの弱点と課題

mRNAワクチンは、画期的な技術ですが、課題もあります。

  • 保管の難しさ:mRNAは壊れやすいため、初期のワクチンは、マイナス数十度という、非常に低い温度での保管が必要だった。その後、保管の条件を緩めるための改良が進められている。
  • 効果の持続:新型コロナウイルスのワクチンでは、感染を防ぐ効果は、時間とともに弱まっていくことがわかった。重症化を防ぐ効果は、比較的長く続くとされる。
  • ウイルスの変化への対応:ウイルスが変異すると、ワクチンの効果が下がることがある。ただし、mRNAワクチンは、設計図を書き換えることで、比較的早く新しい変異に対応できるという利点もある。
  • 副反応:発熱やだるさなど、接種後の副反応が、比較的出やすいと感じる人もいる。

第8章:がん治療への応用

mRNAの技術は、感染症のワクチンだけでなく、がんの治療にも応用しようという研究が進められています。実は、カリコ氏らが研究を始めた当初から、mRNAは、さまざまな病気の治療に使えるのではないかと期待されていました。

がんの治療で研究されているのが、「個別化がんワクチン」です。これは、患者一人ひとりのがん細胞の遺伝子を調べ、そのがんに特有の目印の設計図をmRNAで体に届けることで、免疫に、がん細胞を攻撃する力をつけさせようというものです。皮膚がんの一種であるメラノーマなどを対象に、臨床試験が進められています。

第9章:ほかの感染症への広がり

mRNAワクチンの技術は、新型コロナウイルス以外の感染症にも広がりつつあります。たとえば、高齢者や乳幼児で重症化しやすいRSウイルス感染症に対するmRNAワクチンは、海外で承認されています。また、インフルエンザや、これまでワクチンの開発が難しかった感染症に対しても、研究が進められています。

さらに、mRNAが細胞の中で自ら複製されるように工夫した「自己増幅型(レプリコン)」と呼ばれるタイプのワクチンも開発され、日本でも承認されています。少ない量で効果が得られることが期待されている一方、新しい技術であるため、丁寧な説明と、情報の公開が求められています。

第10章:ワクチンの情報との向き合い方

ワクチンについては、インターネットやSNSで、さまざまな情報が飛び交っています。中には、科学的な根拠のない情報や、不安をあおるような情報も少なくありません。

  • 情報の発信元を確かめる:国(厚生労働省など)や、専門の学会、医療機関などが発信している情報かどうかを確認する。
  • 体験談だけで判断しない:一人の体験談は、その人にとっての事実でも、すべての人に当てはまるとは限らない。
  • わからないことは相談する:持病がある人や、不安がある人は、かかりつけ医に相談する。

ワクチンを接種するかどうかは、最終的には、一人ひとりが、効果とリスクを理解したうえで、決めることです。そのためにも、確かな情報に基づいて考えることが大切です。

第11章:ワクチンの歴史を振り返る

ワクチンの歴史は、18世紀の終わりにさかのぼります。1796年、イギリスの医師エドワード・ジェンナーは、牛の病気である牛痘にかかった人は、恐ろしい病気だった天然痘にかかりにくいという言い伝えに注目し、牛痘のうみを人に接種する「種痘」を行いました。これが、ワクチンの始まりとされています。「ワクチン」という言葉も、ラテン語で「牛」を意味する言葉に由来しています。

その後、ワクチンは世界中に広がり、1980年には、世界保健機関(WHO)が、天然痘の根絶を宣言しました。人類が、感染症を地球上から根絶した、初めての例です。mRNAワクチンは、こうした200年以上にわたるワクチンの歴史に、新しい1ページを加えたといえるでしょう。

第12章:「すぐに役立たない研究」の大切さ

カリコ氏とワイスマン氏の発見が発表された2005年当時、その研究が、十数年後に世界を救う技術になるとは、ほとんど誰も予想していませんでした。すぐに役立つかどうかわからない基礎研究が、思いがけない形で、大きな成果につながることがあるのです。

mRNAワクチンの物語は、科学の進歩には、長い時間と、地道な研究の積み重ねが必要であること、そして、それを支える社会の仕組みが大切であることを、私たちに教えてくれます。

よくある疑問(Q&A)

Q1. mRNAワクチンには、どんな副反応がありますか?

接種した部位の痛みや腫れ、発熱、だるさ、頭痛などが、比較的多く見られます。多くは数日以内に治まります。まれに、アナフィラキシー(急なアレルギー反応)や、若い男性を中心に、心筋炎・心膜炎が報告されています。接種後に、胸の痛みや息切れ、動悸などがあれば、医療機関を受診してください。接種するかどうかは、効果とリスクについて、かかりつけ医などとよく相談して決めましょう。

Q2. 接種した人から、周りの人に何かがうつることはありますか?

mRNAワクチンには、ウイルスそのものは含まれていないため、接種によって、周りの人に感染を広げることはありません。接種した人から何かが周りにうつるという情報が出回ることがありますが、科学的な根拠は確認されていません。

まとめ:基礎研究が未来を切り開く

mRNAワクチンは、体の細胞がもともと持っている仕組みを利用した、新しいタイプのワクチンです。その実用化の裏には、何十年にもわたる基礎研究と、あきらめずに研究を続けた研究者たちの努力がありました。

ワクチンについて考えるときは、不安をあおる情報や、うわさに流されず、国や専門機関が発信する、確かな情報をもとに判断することが大切です。

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