ペニシリン物語

掲載日:2018.05.21

有史以来、人類は病原菌との闘いに翻弄されてきました。その歴史の中で、ペストやコレラなどの感染症は多くの人命を奪い、歴史を塗り変えるような社会的な危機をもたらしました。感染症の治療が確立していない時代では、人々は病原菌に侵されることに怯え、ただただ無事を神に祈るしかなかったのです。このような状況の下、アレキサンダー・フレミングはペニシリンを発見し、近代医学に革命をもたらしました。またペニシリンは医療と随伴して獣医療にも応用され、この発見がなければ近代獣医学もこれほどの進展はなかったように思われます。そこで今回は、皆さんにもなじみの深い最初の抗生物質であるペニシリンの誕生に係る話題を提供したいと思います。

フレミングがセント・メアリー病院医学校に勤務していた時、ペニシリンとリゾチームという2つの抗菌性物質を偶然の出来事から発見しました。まずリゾチームですが、これは唾液や卵白に含まれる酵素で溶菌作用を示します。ある時、寒天に栄養分を含ませた培地の表面に黄色ブドウ球菌を接種したペトリ皿にクシャミをしたそうです。そのペトリ皿をふ卵器に入れて培養したところ、クシャミがかかった部分に細菌が発育していないことを発見したそうです。もし、フレミングがそこでクシャミをしなければリゾチームの発見はさらに遅れたことになります。残念ながらリゾチームには感染症を治療するだけの効果はありませんでしたが、現在も食品添加物などで応用されています。

1928年、フレミングは研究対象である黄色ブドウ球菌を培養していたペトリ皿を廃棄しようとしていた時、カビが混入していることに気が付きました。またカビのコロニー(カビが増殖して塊を形成しているもの)の周りに黄色ブドウ球菌が増殖していないことに気が付きました。そこでフレミングはカビが産生する物質に黄色ブドウ球菌を殺菌する作用のあることを発見し、カビの学名に因んでペニシリンと命名したのでした。通常、細菌学者は目的外の微生物を同時に培養すること(コンタミネーションと呼びます)は、無菌技術が未熟であることを示すことであり恥と感じることが一般的です。したがって、コンタミネーションを見つけたらすぐに滅菌して廃棄するのが普通なのです。serendipityとは予期しないものを発見することをいいますが、まさにペニシリンの発見がそれにあたります。

フレミングはペニシリンを感染症の治療に応用したいと考えました。しかし、残念ながら濃度が薄いなどの理由で断念せざるを得ませんでした。ペニシリンの発見から十年ほどたった1940年、フレミングの論文を読んだ生化学者のハワード・フロリーとエルンスト・ボリス・チエーンはペニシリンの精製に成功し、1945年に大量生産して感染症の治療に使用することができるようになりました。ペニシリン発見の意義が再認識されたことから、「ペニシリンの再発見」とも呼ばれています。実は日本でも第二次世界大戦中に独自にペニシリン製剤の開発に成功し、「碧素(へきそ)」という名前で販売されています。これは1943年に秘密裏にドイツから持ち帰った医学雑誌に書かれていたペニシリンの臨床報告がきっかけであったと言われています。その後、大学や研究機関の細菌学や薬学の研究者が集まり、ペニシリンを産生するカビの探索が始まりました。あくる年の1944年、東京大学の梅沢浜夫先生は効率的にペニシリンを生産するカビを発見し、すぐに森永食品(現森永製菓)が製剤化に成功しました。また1946年には明治製菓(Meiji Seikaファルマ)も製造を開始しています。したがって、海外に先駆けてペニシリンの製剤化に成功したのは日本であることになります。これも優秀な細菌学者がおり、発酵技術の高い企業の多い日本ならではの出来事のように思います。

以上のようにペニシリンの発見と臨床応用には興味あるエピソードが沢山あることがわかります。研究者であれば何時遭遇するか分からないserendipityを見逃さない感性を研ぎ澄ますことが必要に思えてなりません。また革新的な発見をすぐに実用化できる社会基盤があることも先進国家と言えるのかもしれません。日本は経済的には海外に遅れをとりましたが、伝統的な研究開発力と技術力を武器に世界に打って出る新規の抗菌薬を開発して欲しいと願っています。なお、当然のことながら1945年にフレミングとフローリーとチェーンは共同でノーベル医学生理学賞を受賞しています。

カビ(Penicillium notatum)のコロニー周囲に黄色ブドウ球菌が発育していない。

Salyers AA and Whitt DD: Revenge of the microbes, p.21, ISBN1-55581-298-8, ASM press, Washington.

碧素のアンプル
https://www.asahi.com/articles/photo/AS20170419002465.html