どうやってつくるのか?
新型コロナウイルスに関係する内容の可能性がある記事です。
新型コロナウイルス感染症については、必ず1次情報として厚生労働省首相官邸のウェブサイトなど公的機関で発表されている発生状況やQ&A、相談窓口の情報もご確認ください。またコロナワクチンに関する情報は首相官邸のウェブサイトをご確認ください。※非常時のため、すべての関連記事に本注意書きを一時的に出しています。
見出し画像

どうやってつくるのか?

去年の今頃、新型コロナウイルスについての記事を書いてから1年、日本でもワクチン接種が進んでいる。今回は、世界的なパンデミックで初めて大規模に実戦投入されているmRNAワクチンについて、自分で書いた本の中で「なるべくテクノロジーをブラックボックスにしない」と言っているので、自分ごととして調べてみた記録である。特に、このnoteのテーマは「わかるとつくる」なので、mRNAワクチンの仕組みだけでなく、物理的にはどんなもので、どんな風に製造されているのかという「つくる」プロセスについて調べてみた。

体の中で何が起こるのか?

mRNAワクチンを接種すると体の中で何が起こるのか、これまでのワクチンと何が違うのかといった仕組みについては、少し検索するだけで山のように出てくるので、ここではあまり詳しく紹介しない。ちなみに厚生労働省の説明はこうだ。

これまで我が国において使用されていたワクチン(不活化ワクチン、組換えタンパクワクチン、ペプチドワクチン)はウイルスの一部のタンパク質を人体に投与し、それに対して免疫が出来る仕組みでした。
mRNA(メッセンジャーRNA)ワクチンでは、ウイルスのタンパク質をつくるもとになる情報の一部を注射します。人の身体の中で、この情報をもとに、ウイルスのタンパク質の一部がつくられ、それに対する抗体などができることで、ウイルスに対する免疫ができます。

要するに「設計図を注射して、自分の体の中でウイルスの一部を作らせて、それに対して抗体ができる」というわけだ。さらっと書かれているが、なかなか凄いことをやっているなとは思う。

もっと詳しく体の中で起きていることを知りたい人はこのサイトなどが参考になるかもしれない。

生物基礎を学ぶ

わたし自身、エンジニア出身ではあるものの、バイオや医薬系の人間ではないので最初は正直わからないことだらけだ。そこでまずは基本的な用語から調べることにした。しかも、DNAやRNAやゲノムといった基本的な用語はコロナに限らないキーワードであり、こういう時はまず学校で教えていることを調べてみるのがおすすめだ。幸い今はオンライン授業やわかりやすい動画がいろいろある。中でもおすすめはNHK Eテレのこのシリーズだ。

この内容で生物「基礎」なのかと驚くが、1学期「生物と遺伝子」あたりから見るとNHKならではのCGアニメーション、出てくる大学の先生たちも個性的、ナレーションはさかなクンと、さすがのクオリティで面白かった。
この番組を見ると、どうやら今どきの高校生は、生物の授業でDNAやRNAやゲノム、セントラルドグマや免疫の仕組みなど、かなり詳しく教わるらしい。PCRやmRNAなんてコロナで初めて耳にした気がするのだが、実は今の高校生は授業で実験していたりするのである。すごい。

設計図をプログラムする

RNAのイメージが少し掴めてきたところで、mRNAワクチンの作り方に戻ろう。「設計図を注射して、自分の体の中でウイルスの一部を作らせる」というが、設計図というのはあくまでメタファーだ。実際の設計図の中身はどうなっているのか。

まずは設計図がどんな情報を持っているのかを知りたいと考えた。そこで参考になったのが、「新型コロナワクチンを〈リバースエンジニアリング〉する」というnote記事だ。翻訳しているのは『横浜駅SF』で知られる小説家の柞刈湯葉氏である。

コンピュータやインターネットなどの用語をメタファーに説明されていて、ITに詳しい人にとっては理解しやすいだろう。それにしても、DNAやRNAが持つ遺伝子情報と言われるものが、記号の羅列で表されるとてもデジタルなものであり、しかも解読するだけでなく、すでにここまで編集やプログラムが可能になっていることに改めて驚かされる。

mRNAをつくる

情報としてのmRNAがどのようにコーディングされたかは少しイメージできた。しかし、上の記事で気になるのは、さらっと登場する「DNAプリンター」という装置である。

BNT162b2 mRNA ワクチンの心臓部は、このようなデジタルコードから始まります。全体で4284文字、やろうと思えば Twitter に連投できるサイズです。ワクチンの製造過程は、まずこの配列を DNA プリンター(そういうものがある)にアップロードして、データを DNA 分子に変換するところから始めます。

記事では「そういうものがある」で済まされているが「DNAプリンター」とは一体何をしているのだろう。こういう時は固有名詞などなるべく具体的なキーワードで検索してみるのがいい。SNSでシェアされる情報を受け取るだけでなく、そこからもう一歩自分から情報を取りに行ってみると面白い発見があるものだ。では、早速「BioXp 3200」という型番で検索してみよう。

画像5

正式名称は全自動合成生物学ワークステーションというらしい(型番が3250にバージョンアップしている)。それにしても、プロダクトもウェブサイトも本当にプリンターのようだ。読んでいくと「ギブソン・アセンブリ」という手法でDNAをつくるらしい。Wikipediaによると、

ギブソン・アセンブリ(英: Gibson assembly)は、遺伝子工学の手法の1つで、複数のDNA断片を1つに繋げるものである。制限酵素とDNAリガーゼを用いる古典的な手法と比べると操作回数が少なく短時間で完結し、しかも制限部位由来の余計な配列が残存しないという利点がある。2009年にクレイグ・ヴェンター研究所の Daniel Gibson が発明した。

とある。発明されたのは2009年。ギブソン・アセンブリのさらに具体的な仕組みについても知りたいが、いったんこれくらいにしておこう。こういう時にもう一つおすすめの調べ方は人物について調べてみることだ。mRNAワクチンについては、カタリン・カリコ氏のストーリーがよく知られるが、ダニエル・ギブソン氏についても、本人がDNAプリンタについて語るTEDのプレゼンテーションを見つけた。

将来的には各地域拠点や病院にDNAプリンタが置かれ、インターネットで前述のようなDNAコードを情報としてシェアすることで、各地でワクチンが作られるような未来を構想しているようだ。このプレゼンテーションは2018年。今回mRNAワクチンがかつてないスピードで実用化されたのは、こうした関連ゲノム技術の成熟のタイミングも背景にあるのだろう。

mRNAワクチンを大量につくる

設計図としてのmRNAが実体としてつくられるイメージが少しだけ湧いてきたが、次なる疑問は世界中で何十億人分のmRNAワクチンをこうしたDNAプリンターを使って作っているのかという疑問である。これについては、NY Timesの詳細なレポートを見つけることができた。

有料記事だが、実際にファイザーのワクチン製造現場を取材し、丁寧なインフォグラフィックスとともにまとめられた、有料に値する内容だと思う。何かを調べるとき、言語の壁を超えること、そしてやはり課金の壁(ペイウォール)を超えることではじめて得られる情報もあると感じた。

詳細は是非NY Timesでご覧いただきたいが、一部引用すると、(DNAプリンターでつくられた)マスターとなる(ウイルスの突起のスパイクたんぱく部分だけの設計図がコーディングされた)プラスミドDNAと呼ばれるものを大腸菌に導入して大量培養させ、増えた大腸菌からプラスミドを収穫(harvest)し、そこからさらに酵素(enzyme)を使ってmRNAだけを取り出すようである。

画像1

画像2

画像3

画像4

スクリーンショット 2021-08-08 10.50.25

スクリーンショット 2021-08-08 10.50.41

この「プラスミド」とは何なのか調べてみると、次のような説明を見つけた。

大腸菌を用いた遺伝子のクローニングでは、まずプラスミドを回収し制限酵素で切断します。
プラスミドと同じ制限酵素で切断した、増幅させたいDNAをDNAリガーゼでプラスミドに結合します。
このプラスミドを大腸菌に導入し、大腸菌の大量培養により目的のDNAを増幅します。

先ほどのギブソン・アセンブリのところにも「古典的な手法」とあるように、制限酵素とDNAリガーゼを使ってDNAを切り貼りするのは、一般的なプロセスのようである。余談だが、制限酵素やDNAリガーゼはオンラインストアで買える。(しかも今月中はキャンペーン価格だ。)

画像6

このくらい調べてみると、ワクチンのつくり方が(もちろんまだわからないことはたくさんあるが)完全なブラックボックスではなくなり、少しは具体的にイメージできるようになってくるのではないだろうか。

ちなみに、上記のNY Timesの記事はこのサイトで知ることができた。製造方法だけでなく、全般的に(専門的だが)かなり詳細な情報がまとめられている。

調べてみること

何かがわからないとき、大抵は手持ちの情報が足りていない。今回は、mRNAワクチンがどのようにプログラムされ、それが実体としてどうつくられ、大量生産されているのかわからなかったので調べてみた。そして、調べるプロセスを通して、自分が日々何かを調べるときに気をつけていることも少し伝わったら幸いである。今回のプロセスを振り返るなら、(1)流れてくる情報を受け取るだけでなく、自分から情報を取りにいく。(2)Eテレやオンライン教材など教育コンテンツを意識的に探ってみる。(3)関わっている人物について調べてみる。(4)英語や有料の情報にもアクセスしてみる。といったポイントが挙げられるだろう。調べることはそれだけで面白いのである。

念のため断っておくが、この情報をもとにしてmRNAワクチンを接種すべきだとか安全だとか、もしくはその逆の主張をしたいわけではない。今回のパンデミックをきっかけに、こうしたゲノム技術は、感染症だけでなく様々な医療への応用が進むことは間違いないだろう。ただ、コンピューターと違い、生命はまだまだわからないことだらけの小宇宙であり、すべてわかったつもりになるのは危険だとも思う。新型コロナウイルスやワクチンについても、 楽観も悲観もいろいろな考え方があっていいが、自分が正しくない可能性については常に謙虚でありたい。日々新しい情報が更新される状況で「正しい」がいつ覆されるかはわからないのである。


最後に宣伝です。初めての単著『コンヴィヴィアル・テクノロジー 人間とテクノロジーが共に生きる社会へ』がBNNから発売中です。行き過ぎた現代のテクノロジーは、いかにして再び「ちょうどいい道具」になれるのか——人間と自然とテクノロジーについて書いた本です。よろしくお願いします!




この記事が気に入ったら、サポートをしてみませんか?
気軽にクリエイターの支援と、記事のオススメができます!
ありがとうございます!
デザインエンジニア/東京大学、IAMAS、LEADING EDGE DESIGNを経てTakramに参加。デザイン、エンジニアリング、アート、サイエンスまで幅広く領域横断的な活動を行う。『コンヴィヴィアル・テクノロジー』発売中 → https://convivial.tech