| このサイトは現在、サイエンス・グラフィックス(株)が管理しています。 お問合せはこちらまで。  |
|||
トップページ 気になる科学ニュース調査 |
|||
|
バイオテロの可能な時代：最先端での攻防 |
||
 |
|||
---生物兵器は、他のどの兵器とも違って感染し自己増殖します。それどころか遺伝子操作によってより毒性が強く死滅しにくくすることもできます。しかも遺伝子操作の「変装」によって、これまでのワクチンや抗生物質が効かなくなるだけではなく、はじめのうちは生物兵器に何が使われたか特定することさえできないかもしれません。そのため、これまでとは違った対応が必要になるのですが…。--- |
|||
この記事では 最先端での攻防 生物兵器を「改良」するヒント 技術的にも簡単な生物兵器の「改良」 もっとも危険な「カテゴリーA」 生物兵器のシーソーゲーム 探し物は何ですか？見つけにくいものですか？ という内容で構成しています。 |
|||
 |
|||
| 最先端での攻防 テロなどで利用されると、化学兵器と生物兵器のどちらが恐いでしょうか？ 普段はそんなことを考えたこともないでしょうし、それを判断するちゃんとした基準や根拠などがあるわけでもありません。しかし少なくとも、両者の違いを指摘することはそう難しいことではありません。 生物兵器には、化学兵器を含めたすべての兵器と違って、感染し自己増殖するという特徴があります。 それに、生物兵器は化学兵器と比べてもレパートリーが広いと言えるでしょう。生物兵器には毒性のある細菌やウィルスが用いられるのですが、今の遺伝子操作技術があれば、抗生物質の効かないものや、より毒性の強い生物兵器に「改良」することは難しくありません。 生物兵器の対処には、細菌やウィルスの対処の場合と同じように、ワクチンや抗生物質、治療診断などが必要になるのですが、遺伝子操作を行われた生物兵器に従来のワクチンや抗生物質が効くとは限りません。それどころか、遺伝子操作による変装ために、はじめのうちは何が生物兵器に使われているか特定することさえできないかもしれません。 したがって、今存在している病原体の対処法を考えるだけでは足りず、まだ地球上に存在していない病原体にまで対処方法を考えておく必要がありそうです。 いずれにせよ、バイオテロに関する最先端の攻防事情には、やや専門的な知識が必要になるため、一般にとってはブラックボックス化してしまうことが少なくありません。 だからといって、むやみに想像をめぐらし、ありえもしない恐怖のシナリオを描くようになると、効果の疑わしいガスマスクや抗生物質などが品薄になるというパニック状態に陥る危険性もあります。このことも生物兵器を使う側の期待するところでしょう。 それでは、現実的に、具体的にどういう技術でどういう生物兵器が作れるのでしょうか？まだ知られていない細菌やウィルスを検出する方法などあるのでしょうか？仮に生物兵器が自然界にばらまかれたときに、それまでの生態系を破壊して、いつまでもはびこる心配はあるのでしょうか？そうだとすれば、どうやってその脅威を取り除くことができるのでしょうか？ 今回は、一般にブラックボックス化されているバイオテロの攻防について、少し詳しく探ってみることにしましょう。 生物兵器を「改良」するヒント 生物兵器をつくるのは簡単でしかも核兵器並みの被害を与えることができるなどと言われることがありますが、生物兵器をつくるのにも実にさまざまな種類や方法があります。 ただ、もし生物兵器の作り方というテキストが存在していたら、おそらく次のような方法がもっともスタンダードだといえるでしょう。 それは、毒性のある細菌に抗生物質の耐性遺伝子を組み込んだり、または耐性をもつ無害な細菌に毒性因子の遺伝子を組み込むという方法です。 なにも、こういった発想は奇抜なものではありません。自然界で存在している細菌やウィルスも、この通りのことを行って、私たちの脅威となっているからです。 例えば最近、黄色ブドウ球菌がほとんどの抗生物質に耐性を持ち始めていますが、その耐性遺伝子はおそらく他の細菌の遺伝子から取り込んだものなのでしょう。また食品につくボツリヌス菌の毒性因子の遺伝子が、そこらじゅうにいる大腸菌に受け渡されて、穏やかだった大腸菌が脅威となることもあります。（こういった種の異なる細菌どうしで行われる遺伝子のやり取りをHorizontal Gene Transferと呼んでいます。） 遺伝子の組換えというのは自然界では意外と頻繁に行われているのです。だとすれば、これを利用したり、自らの手で誘発してやろうとすることは、テロリストにとってそれほど無理のない発想でしょう。 それに最近では、医療や抗生物質の開発のため発見された特定の遺伝子のデータベースを、インターネットでほぼ無料で閲覧することができます。 こういうデータベースの公開とバイオテロの関係について、よく議論されることがあります。数ある例のなかから、最近のものを１つだけ選んでみましょう。 ２００１年の１月に、痘瘡（天然痘）をめぐるひと騒動がありました。 オーストラリアでネズミの数をコントロールするための不妊ワクチンを開発していた研究者が偶然にも、毒性の強いマウスポックス（マウス痘）ウイルスをつくってしまいました。接種したネズミは数日以内にすべて死ぬほどの威力を持っていたのです。 さらにまずいことに、このマウス痘ウィルスには、有効だった従来のワクチンが効かなかったのです。このマウス痘ウィルスが直接ヒトには感染することはないことが分かっていますが、同じような操作をしてやれば、痘瘡ウィルスにもその毒素をもたせることができると考えられていたのです。 こういうわけで、発見された当初はバイオテロの危険性などについて、さんざん議論されました。しかし最終的にそれを考慮した上で、データが"Virology"と呼ばれる科学誌に掲載されました。（下の関連サイトで紹介）公開することで、バイオテロの危険性を一般大衆に理解してもらうためという結論でした。こういった議論はよく起こることなのですが、やはりデータが公開されることで医療や新薬開発に利用されるというプラスの面の方が大きいため、このときと同じような結果になります。もちろん、それが妥当な選択肢なのでしょう。 ただ、このような感じで、科学誌なりインターネットなりを少し検索すれば、生物兵器を「改良」するヒントはいくつでも見つけることができるのです。 技術的にも簡単な生物兵器の「改良」 また、遺伝子組み換えの方法がスタンダードだと言える理由には、技術的にも確立されていることが挙げられます。今では組み換え技術はあまりにもスタンダードで、多くの大学の学部生の実験でも行われているほどでしょう。
細菌には、主となる染色体のほかにもプラスミドと呼ばれる環状の小さなDNAがいくつかあります。このDNAは、コアとなるDNAとは独立に複製を繰り返しています。一般にプラスミドに存在している遺伝子は、その細菌の生存に必須なものはほとんど含まれていないのですが、劣悪な環境で平行して大量の酵素をつくるなどの補助的な役割をはたしています。また、このプラスミドのDNAは、別の個体と簡単に組み換えが起きることが知られています。 現在、細菌に抗生物質が効かなくなっている理由のほとんどは、突然変異というよりも、プラスミドのDNAに耐性遺伝子が組み込まれているためだと考えられています。 分子生物学者も、研究のために積極的にこれを利用してきました。制限酵素というもので、特定の遺伝子を切りとって、プラスミドに制限酵素で貼り付けるといった具合です。 あとは、さきほど話した豊富なデータベースに照らし合わせて、どの部分が耐性遺伝子かなどと調べるわけです。情報的にも技術的にも、組み換えで生物兵器を「改良」することは難しくありません。 また、この組み換えDNAの方法以外にも、まだ技術的には十分は確立されていませんが、生物兵器をもっと高等に「改良」する方法はあります。 それは、分子レベルから望みのウィルスや細菌をつくろうというプロジェクトです。もちろん、この本来の目的が新薬開発や医療利用なのは言うまでもありません。ただ、技術的に確立されれば、生物兵器にも応用できるだろうというのです。 たいていのウィルスにはDNAの塩基対がわずか一万程度しかありません。（一方ヒトは３０億。）そして今年の２月のアメリカの大きな科学会議(AAAS)の場で、塩基対を3000ペア程度まで任意に組み立てることができたと発表されました。ウィルス程度なら、それほど遠くないうちに合成することが出来るかもしれません。 また細菌でも、塩基配列が最小だと考えられているマイコプラズマのようなものなら、ゼロから合成できるだろうと考えられています。というのも最近の研究で、遺伝子を1度に1つずつ機能しないように（ノックアウト）して、マイコプラズマの生存に必須な遺伝子数を調べたところ、約200から500程度だということが分かりました。この必須遺伝子を任意に組み合わせれば、細菌を組み立てることができるかもしれないというわけです。 実際のところ、生物を合成するなどということが本当に可能なのかどうかは、専門家の間でもかなり意見の分かれるところです。 ただ、もしこの「合成」で、ある程度任意のウィルスや細菌を合成することができるようになると、既存の分類に当てはまらないウィルスや細菌を登場させれる可能性もあります。 こうなってくると、すべての可能性を考えて、あらかじめワクチンや抗生物質をつくっておくことは不可能でしょうが、ある程度テロリストの手の内を知って、どういった生物兵器がつくられそうかを推測することが大切だと考えられています。 もっとも危険な「カテゴリーA」 次に、具体的にどんな種類の細菌やウィルスが使われると考えられているのでしょうか？ 生物兵器にも、利用するのが細菌かウィルスか、それとも細菌のつくる生物毒素かなどといろいろ選択肢があります。 そこで、そのなかから最も恐れられていて、生物兵器に利用される可能性の高いものをいくつか取り上げてみましょう。ここに挙げるものは、アメリカのCDC(疾病予防センター、Center for Disease Control)が、最も危険度の高いとしているカテゴリーAです。
・炭疽 最近、アメリカでこの炭疽をめぐって不穏な動きがあるので、ご存知のかたが多いでしょう。もしバイオテロが起こるならこの炭疽だろうといわれているほど、生物兵器に適していると考えられているものです。 自然界で発生する場合は、主に皮膚から感染し、早い段階なら治療法もいくつか存在しています。ただし、この菌を肺から吸い込んだり、食べものや飲み物と一緒にとってしまうと、ほとんど何の治療もできないうちに、短い時間で死にいたるという、非常に危険な細菌です。 そのため、テロでこの炭疽菌が用いられる場合は、空から散布されたり爆弾に詰められたりする状況が予想されます。実際、この菌は空から散布したり爆弾に詰めたりしやすいのです。 ところで、この炭疽菌への警戒は何も最近になってはじまったものではなく、湾岸戦争のような戦争の際にも、兵士にワクチンの接種を行ってきました。 ・痘瘡ウィルス 痘瘡（天然痘）といえば、１980年にWHOによって天然痘撲滅宣言が行われ、もはや過去の病気というイメージがあるかもしれません。現在のところ自然界にこのウィルスは存在せず、保管されているのはアトランタにあるCDCとロシアの研究所だけとされていてます。本来は、もっと早くに破棄される予定だったのですが、さまざまな議論で予定期限が延びに延び、2002年に破棄されることになっています。 そんなわけで、現在このワクチンの製造はほとんど行われなくなっているのですが、万が一、このウィルスが盗まれて都市部などでばらまかれた場合、必要な量のワクチンが不足するという最悪の事態になる可能性もあります。そのため、当時のワクチンの残りから、大量に培養できる新しい方法を考え出そうと取り組まれています。過去の病原体の生物兵器としての利用も危険性が指摘されています。 ・ペスト コレラやペストなどは、戦争や天災とならんで人の歴史を形成してきたといわれるほど、大きな影響力をもってきました。どうして黒死病が急激に広まったのか、なぜ何回か周期的にヨーロッパを襲ったのかといった過去の感染経過について調べることは、今後テロでペスト菌がばら撒かれたときの対策に大いに役立つとされています。 そんななか、最近では、ヨーロッパの中世の歴史に何度も登場した黒死病の病原体（Yersinia pestis）のゲノムマップが完成させられました。その配列から、どうして中世に何度かあれほど大流行したかの糸口が徐々に見えてきました。黒死病はかつてノミからヒトの腸に入って発病していたため、空気感染などのように極端に感染が広まることはありませんでした。 ところが、黒死病の菌がおそらく他の細菌のDNAを取り込んで、ヒトの血液中でも生きれるようになりました。こうして、このペスト菌はヒトの肺にまで広がり、咳などによって空気感染により爆発的に広がるようになったのです。 とくにこういったペスト菌は宿主の区別があいまいになってきた傾向があり、都市部でネズミやノミなどの媒介と合わせて急激に広がる恐れがあります。これも生物兵器の有力候補として警戒されています。 なおCDCはカテゴリーAのほかにも、遺伝子操作病原体としてカテゴリーＣというものをつくっています。遺伝子操作による「変装」が行われていると、ワクチンや抗生物質が効かない場合があるばかりか、特定も難しくなるため、幅広い研究や対策が必要になります。 生物兵器のシーソーゲーム では、テロリストによって遺伝子改良された細菌やウィルスが、実際にばらまかれた場合、2次的な災害として、いったいどういうことになるのでしょうか?耐性や毒性の強いために、死滅することなく感染と増殖を繰り返して、人間を壊滅に追いやるという最悪なシナリオになるというのでしょうか？ ・・・たいていの場合、一般に考えられている最悪のシナリオは、免疫学などの視点からは、あまり現実的なものとは言えません。映画やテレビなどで語られるような、何もかも最悪なシナリオは、実際は考えにくものなのです。 というのも、仮に研究室の試験管の中では「最強」の細菌も、実際にばらまかれると、自然淘汰というものを避けることはできないからです。そうした中で、付加された性質をずっと保ち続けることはほとんど考えられないことなのです。 一般に自然の中では、病原体の毒性と伝染性はお互いにシーソーゲームのような関係にあります。つまり、毒性が強すぎると病原体の運び屋である宿主の側の負担が大きくなりすぎます。そのため、伝染性が損なわれてしまいます。ある程度、広がっていこうとするならば、毒性を弱めて運び屋の宿主の負担を軽くしなければいけません。 したがって、研究の重点は、毒性が失われるかどうかではなく、どれだけの期間で毒性を失わせるようにコントロールできるかということになります。ここは今までの免疫学などの知識が大いに役立つことになるのでしょう。 このように病原体をコントロールすることは、これまでにもポリオのワクチンなどつくる際に取られてきた方法です。 したがって、この点からは生物兵器を改良するということがいかに難しいかということがわかります。私たちとしては、このあたりは映画やテレビなどとの違いを意識して、理性的に判断していざというときにパニックに陥らないようにする必要があるのでしょう。 探し物は何ですか？見つけにくいものですか？ 仮に二次感染が思っているほど脅威ではないとしても、生物兵器が使われたすぐの対処とは別問題です。生物兵器がばらまかれた場合、いちばん最初にしなくてはいけないのは、生物兵器に何が使われたかを検出して特定するということです。 というのも、生物兵器の特定できないと、そのあとの行動が取れないからです。例えば病院で手当てを行うときにも、どんな生物兵器が使われたか特定されないことにはほとんど治療のしようがありませんし、感染を広げないためにどういった対策を取ればよいか決めることもできないからです。それに、原因を突き止められないことに対する社会全体の動揺は、どんな対策をとるにしても大きな支障となります。 ただ、生物兵器を検出する装置をつくろうとする場合、１つ大きな問題があります。たいていの場合、検出というのは探したい何か特定のものがあるというのが前提になっています。ところが、このバイオテロの場合、何が使われるか分からないばかりか、遺伝子組み換えなどによって私たちのまったく知らないものが使われている可能性もあります。こういったことを踏まえて、さまざまな検出方法を考えていかなくてはいけません。 しかし、最近では、ゲノム解析などの技術を利用して、非常に精度のよい装置が登場し始めています。例えば、生物兵器に何が使われたかを、DNA配列のデータベースと比較することで特定する方法があります。具体的に使われている方法は「ポリメラーゼ連鎖反応(PCR,polymerase chain reaction)」というものなのですが、よく確立された方法です。（フラッシュアニメーションによる説明、ただし英語↓） http://vector.cshl.org/Shockwave/pcranwhole.html これのおかげで、わずかなサンプルからでも、平行してDNA配列を特定できるようになり、たいていの細菌やウィルスなら30分以内に特定が完了します。この装置は大量の電力が必要だという問題があり携帯には向かなかったのですが、最近では（信じられないことに）スーツケースサイズの解読装置が開発されています。（下のサイトで紹介してある） テロが起こってからDNA配列を特定しようなどというのは、なにやら間が抜けているように思えるかもしれませんが、最近の解析スピードの進歩と豊富なデータベースのおかげで、従来のように症状や状況証拠から判断するより速くて正確だと考えられているのです。 ただ、このゲノム解析の方法は優れているのですが、使われた生物兵器が生物毒素でDNAを含んでいなかったり、爆発などで病原体のDNAが破壊されていたりする可能性もあります。 そういったときには、「質量分光測定法」と呼ばれる方法が有効になります。逆に病原体をまるごと熱(150-250℃)で分解してしまい、いったんアミノ酸のレベルまでに分解してしまうのです。そして、アミノ酸の構成比をしらべ、はじめにどんなタンパク質でできていたかがわかるというわけです。この方法でも、あらかじめ用意したサンプルデータと比較することで病原体の特定ができるというわけです。 他にもさまざまな検出方法がありますが、どれも長短があるので、うまく選択し組み合わせていくのがよいのでしょう。残念ながら、バイオテロというのはテロという性格上、攻撃するよりも防ぐほうがはるかに難しいため、何か一つの方法で対処することはできません。そのため、これまで挙げてきたような治療、予防、検出、診断といった幅広い分野から、対処していかなければなりません。 最近のテロ事件のせいで、アメリカが生物兵器の対策に神経質になるのは当然です。しかし、実はこの国は私たちには想像もつかないほど、以前から生物兵器に意識を払ってきました。専門家の間でも、何かことがあるごとに生物兵器の危険性について語ろうとしていたのには驚かされることでしょう。 それなのに、今のアメリカの炭疽菌騒動の動揺を考えると、これまでの議論がどれだけ生かされているか疑わしく思えてきます。日本国内でも生物兵器の関心が高まってきましたが、アメリカと似たような状態になりつつあります。こういった状況ですが、できる限りこれまでの議論の内容を生かして、生物兵器でどこまで可能でどこからは不可能なのかということを冷静に判断していきたいところです。 |
|||
| 関連コラム 今回は少し欲張りすぎて話を詰め込みすぎました。以前の「気になる科学ニュース調査」で、あまり今回触れなかった周辺の話題を拾うことができます。 ・「失われた抗生物質に望みをつなぐナノチューブ」 つぎつぎと進化して抗生物質に耐性をもつ細菌と、新しい抗生物質の戦略。 ・「ヒトゲノム・デバッグ」 種の異なった細菌どうしが遺伝子などのやりとりをするHorizontal Gene Transferなどについて。 関連サイト 今回取り上げる関連サイトは、最近の炭疽菌騒動や同時テロ以前から議論されてきたページを多く載せてあります。 オススメのページ ・人獣共通感染症(Zoonosis)連続講座 - 山内先生 バイオテロに限らずに、感染症などについて、専門家が非常に分かりやすく解説。いくつかバイオテロ関連のページを紹介しますが、他のページもぜひ見てみては？ ・生物兵器としての遺伝子組換えウイルス ・バイオテロリズムに関する２つの話題：CDC勧告と新刊書「世紀末の生物学」 ・バイオテロリズム ・The ABCs of Battling Bioterrorism - Technology Review（英語） 生物兵器に用いられる病原体についていろいろと。 ・The bugs of war - Nature（英語） 生物兵器と遺伝子操作技術の絡みなど。 ・Biological Warfare Canaries - Spectrum（英語） 生物兵器の検出法など。 ●本文で登場してきた出来事などに関係するページをあげて起きます。 ・Mouse Virus or Bioweapon? - BBC（英語） 偶然できてしまったマウスポックスについて。 ・Journal of Virology（英語） マウスポックスのデータが公開された雑誌。 ・Synthetic viruses just around the corner - nature science update（英語） ウィルスなどを合成することはできるのか？ ・生物化学兵器についてのレポート - CDC（英語） 2001年４月のレポート。どんな病原体がカテゴリーＡなのか。PDF。 ・生物兵器への対処に関する懇談会報告書 - 自衛隊 ・Black Death's DNA（英語） 黒死病のDNA解析、バイオテロなど。 ・Integrated Sample Preparation, Amplification & Detection - Cephid(英語） ・96年からのバイオテロ特集 - NewScientist（英語） ●言葉のチェックなど ・炭疽 ・痘瘡 ・ワクチン ・ポリメラーゼ連鎖反応（英語）アニメーション ・質量分光法 ゴメンなさい、この二つは英語です。 |
|||
になる_科学ニュース |
|||
