mRNAはいかにして科学の片隅からパンデミックの破壊者になったのか

1995年、カタリン・カリコはどん底にいた。ペンシルベニア大学（UPenn）の生化学者だったカリコは、それまでの20年間の大半を、生命の最も基本的な構成要素の一つであるmRNAを、全く新しいカテゴリーの治療薬へと変える方法の探求に捧げてきた。

カリコは往々にして行き詰まりに陥っていた。数々の助成金申請は却下され、ニューヨークのベンチャーキャピタルから資金を集めてスピンオフ企業を設立しようとした試みも、徒労に終わった。「最初は資金を出すと約束してくれたのに、その後電話しても返ってこなかったんです」と彼女は言う。

1990年代半ばまでに、ペンシルベニア大学のカリコの上司たちは我慢の限界に達していた。彼女の研究資金が不足していることに苛立ち、彼らはカリコに厳しい選択を突きつけた。辞職か降格か、という選択だ。かつて教授職への道を歩んでいたカリコにとって、それは屈辱的な見通しだった。mRNAを用いて多くの慢性疾患に対する新たなワクチンや薬を開発するというカリコの夢は、もはや終わりを迎えたかに見えた。

34年前の1961年夏、mRNAの発見が科学界に熱狂的な興奮をもたらす中で発表されました。それから10年以上にわたり、米国と欧州の研究者たちは、DNAがタンパク質（あらゆる生命体の成長と機能に不可欠なアミノ酸の長い鎖）の生成にどのように関与しているかを解明しようと試みてきました。

ついに、mRNAこそが答えであることが判明しました。これらの分子はデジタルテープレコーダーのように働き、細胞核内のDNAから指令を繰り返しコピーし、リボソームと呼ばれるタンパク質合成構造へと運びます。この重要な役割がなければ、DNAは単なる役に立たない化学物質の羅列に過ぎないため、mRNAは「生命のソフトウェア」と呼ばれることもあります。

当時、mRNAを発見したとされる9人の科学者は、基本的な生物学的謎を解くことに純粋に興味を持っていたが、1970年代までには、科学界はこの細胞メッセージングシステムを利用して私たちの体を医薬品製造工場に変えることができるのではないかと考え始めていた。

人工mRNAはペトリ皿で設計・作製され、ナノ粒子と呼ばれる微小な粒子を通して患者の細胞に送達されます。これは、体に自己治癒を促す方法を提供しました。世界中の研究グループは、mRNAを用いて細胞にメッセージを送り、ウイルス感染と戦うための特異的な抗体を産生するよう指示することで、未来のワクチンを開発できるかどうかの研究を始めました。また、mRNAが免疫系による癌組織の認識と破壊を助けるかどうかの研究も始めました。

カリコ氏がこれらのアイデアに初めて触れたのは、1976年、学部生だった頃、母国ハンガリーのセゲド大学での講義でした。興味をそそられた彼女は、博士課程に進み、mRNAをウイルスの標的としてどのように利用できるかを研究しました。当時、遺伝子治療の概念も注目を集め始め、多くの科学者の想像力を掻き立てていましたが、彼女はmRNAがより多くの人々を助ける可能性を秘めていると感じました。

「患者さんの大多数は実際には新しい遺伝子ではなく、痛みや苦痛を治すための薬のような一時的なものを求めている、とずっと思っていました」と彼女は語った。「ですから、mRNAの方がずっと興味深いと思ったのです。」

当時、そのような壮大な野望を実現するために必要な技術はまだ存在していませんでした。科学者たちは細胞からmRNAを分離する方法を知っていましたが、人工的にmRNAを作り出すことは不可能でした。しかし1984年、アメリカの生化学者キャリー・マリスがポリメラーゼ連鎖反応（PCR）を発明しました。これは、微量のDNAを増幅し、詳細な研究を可能にする手法です。1989年までに、他の研究者たちはPCRを利用してmRNAをゼロから生成する方法を発見しました。DNA鎖を増幅し、RNAポリメラーゼと呼ばれる酵素を用いてこれらの鎖からmRNA分子を合成するのです。「mRNAを研究する科学者にとって、これは大きな力となりました」とカリコ氏は語ります。「突然、何でもできるような気がしたのです。」

大西洋の向こう側でmRNAブームが巻き起こっていたため、カリコはハンガリーを離れ、アメリカへ向かう時が来たと決意しました。1985年、彼女はテンプル大学に就職し、夫と2歳の娘、そして闇市場で車を売って得た900ポンドが縫い付けられたテディベアと共にフィラデルフィアへ移住しました。

アメリカンドリームが崩れ去るのに時間はかからなかった。4年後、彼女はテンプル大学を離れ、上司との諍いから隣のペンシルベニア大学へ移らざるを得なくなった。上司は彼女を国外追放しようとしたのだ。そこで彼女は、移植された血管を生き続けさせるタンパク質を産生することで、血管移植の精度向上につながるmRNA療法の研究を始めた。

しかし、1990年代初頭から中頃にかけて、mRNAをめぐる初期の熱狂は薄れ始めていました。科学者たちは自らmRNAを作り出すという課題を解決したものの、新たなハードルが立ちはだかりました。動物にmRNAを注入すると、免疫系から激しい炎症反応が引き起こされ、動物は即死してしまいました。ヒトへの臨床試験など、到底考えられませんでした。

これは深刻な問題でしたが、カリコは解決しようと決意していました。彼女はあるクリスマスと大晦日を、実験と助成金申請書の作成に費やした時のことを覚えています。しかし、他の多くの科学者がこの分野から目を背け始めており、ペンシルベニア大学の上司たちはmRNAが実用的ではないと証明され、彼女の時間を無駄にしていると感じていました。彼らは最後通牒を突きつけました。もしmRNAの研究を続けたいのであれば、名誉ある教授職を失い、大幅な減給に直面すると。

「その週、ちょうど癌と診断されたばかりだったので、本当に辛かったです」とカリコさんは言います。「2つの手術を控えていて、グリーンカードを受け取るためにハンガリーに戻っていた夫はビザの問題で足止めされ、6ヶ月間帰国できなくなっていました。本当に困っていたところに、こんなことを言われたんです」

手術を受けながら、カリコは自身の選択肢を検討しました。彼女は、降格という屈辱を受け入れ、粘り強く問題を追求し続けることを決意しました。そして、これが、彼女のキャリア、そして科学の方向性を変えることになる、ある偶然の出会いにつながりました。

1997年、著名な免疫学者ドリュー・ワイスマンがペンシルベニア大学に移りました。科学論文がオンラインで入手可能になるずっと前の時代で、科学者が最新の研究を読む唯一の方法は、雑誌からコピーを取ることでした。「学科のコピー機をカタリン・カリコという科学者と取り合っていたんです」と彼は回想します。「それで私たちは話し合いを始め、お互いの研究を比較し始めました。」

ペンシルベニア大学でのカリコの学術的地位は低いままでしたが、ワイスマンは彼女の実験に必要な資金を確保し、二人は共同研究を始めました。「これが私に楽観的な気持ちを与え、前進する力を与えてくれました」と彼女は言います。「私の給料は隣で働いていた技術者よりも低かったですが、ドリューは私を支えてくれました。私は、直面しなければならなかった困難ではなく、そのことに集中することができました。」

カリコとワイスマンは、安全に投与できるmRNAを作り出す鍵は、RNAの遺伝暗号を構成するヌクレオシド（ヌクレオシドの文字）のうち、免疫系を刺激するものを特定し、それらを別のものに置き換えることだと気づきました。2000年代初頭、カリコは偶然、これらの文字の一つであるウリジンが特定の免疫受容体を活性化する可能性があることを示す研究に出会いました。それは彼女が探し求めていた決定的な情報でした。

2005年、カリコとワイスマンは、ウリジンを類似体（見た目は同じだが免疫反応を誘発しない分子）に置き換えた、特別に改変されたmRNAを発表する論文を発表しました。これは巧妙な生物学的トリックであり、実際に効果を発揮しました。この改変mRNAをマウスに注入すると、マウスは生き延びました。「ドリューが『なんてことだ、免疫原性がない』と言ったのを覚えています」とカリコは言います。「その時、これは非常に重要で、ワクチンや治療法に使える可能性があると気づきました。そこで論文を発表し、特許を申請し、会社を設立しましたが、全く関心を示してもらえませんでした。どこにも招待されず、何も話してくれなかったのです。」

しかし、彼らには知らされていなかったが、一部の科学者たちは注目していた。当時スタンフォード大学のポスドク研究員だったデリック・ロッシは、カリコとワイスマンの論文を読み、すぐに興味をそそられた。2010年、ロッシはハーバード大学とMITの教授陣と共に、改変mRNAを用いたワクチンや治療薬の開発を具体的な目標として、バイオテクノロジー企業モデルナを共同設立した。それから10年、モデルナはCOVID-19ワクチン開発競争のリーダー企業の一つとなり、同社のmRNAベースのワクチンが第3相臨床試験で94%の有効性を示したと報告したことで、企業価値は約350億ドル（260億ポンド）にまで上昇した。

しかし、世界がmRNAに再び関心を寄せたのは、新たな感染症ワクチンの登場によるものではありませんでした。ロッシがモデルナ社を設立したのとほぼ同時期、カリコとワイスマンも、5年間の試行錯誤の末、ついに発見した技術を商業化することに成功し、ドイツの小さな企業であるBioNTechにライセンス供与しました。

モデナ社とビオンテック社（トルコ生まれの起業家、ウグル・サヒン氏によって設立）は、がん免疫療法、心血管疾患、代謝疾患といった収益性の高い分野に目を向けていました。カリコ氏とワイスマン氏の発見により、mRNAを患者に安全に投与することが可能になったことで、1970年代にmRNAが目指した当初の目標のいくつかが、再び実現可能なものとなりました。

ワクチン開発も目前に迫っていました。2017年にはモデルナ社がジカウイルスワクチンの開発を開始し、2018年にはビオンテック社がファイザー社と提携してインフルエンザmRNAワクチンを開発しました。しかし、ワクチン開発プロジェクトを推進する大規模な資金調達は依然として見込めませんでした。

2020年、すべてが一変しました。新型コロナウイルス感染症（COVID-19）のパンデミックにより、前例のない規模のワクチン開発が求められる中、mRNAワクチンは、不活化または死滅させたウイルスを用いて免疫反応を誘発するという、従来型だが時間のかかる方法よりも明らかに有利でした。4月、モデルナ社はCOVID-19ワクチン開発プログラムを迅速化するため、米国生物医学先端研究開発局（BRA）から4億8,300万ドル（3億6,000万ポンド）の資金提供を受けました。

カリコ氏は、バイオンテックの新型コロナウイルス感染症ワクチン開発の指揮を執ってきた。ペンシルベニア大学は、1995年に降格された彼女の教員職への復職を拒否したため、2013年にバイオンテックの上級副社長への就任要請を受け入れた。「彼らは会議を開き、私が教員としてふさわしくないと結論付けたと私に言いました」と彼女は語る。「私が辞任すると告げると、彼らは私を嘲笑し、『バイオンテックにはウェブサイトさえありません』と言いました」

先月、ファイザーと共同開発したmRNAの新型コロナウイルス感染症ワクチンの有効性が95%以上と報じられたことを受け、ビオンテックは今や誰もが知る名前となっている。同社はモデルナと共同で、2021年末までに世界中に数十億回分のワクチンを供給する予定だ。

カリコ氏にとって、ビオンテックの第3相試験の結果を見たことは、ただ静かな満足感をもたらしただけだった。「飛び上がったり叫んだりはしませんでした」と彼女は言った。「とても効果があると期待していましたから。」

しかし、長年の逆境と、自身の研究の価値を人々に納得してもらうための苦闘を経て、彼女は今も、mRNA技術における自身の画期的な進歩が世界中の何十億もの人々の生活を変え、世界的なパンデミックの終息につながる可能性があるという事実を理解しようとしている。

「私はいつも人々を助けたい、クリニックに何かをもたらしたいと思っていました」と彼女は言いました。「それが私のモチベーションで、いつも楽観的でした。でも、こんなにたくさんの人を助けられるなんて、想像もしていませんでした。この成功物語に自分が貢献できたことを知り、とても嬉しく思います。」

この記事はWIRED UKで最初に公開されました。