醫(yī)薬品の基盤(pán)となる技術(shù)（モダリティ）は、かつては低分子が中心でしたが、近年では、中分子、核酸、抗體など、様々な醫(yī)薬品やワクチンの研究や実用化が進(jìn)んでいます。ここ數(shù)年、関心が高まっているのが mRNA（メッセンジャーRNA）と言えるかもしれません。パンデミックを引き起こした新型感染癥のワクチンの基盤(pán)となった技術(shù)として知られ、その実現(xiàn)に関わった研究者らがノーベル生理學(xué)?醫(yī)學(xué)賞を受賞したことも記憶に新しいところです。このmRNAの合成の研究に取り組んでいるのが、名古屋大學(xué)大學(xué)院理學(xué)研究科の阿部 洋 教授です。阿部教授にmRNAの最新動(dòng)向や社會(huì)実裝についてお伺いしました。

mRNA醫(yī)薬?ワクチンとは、合成したmRNAを體內(nèi)に投與し、細(xì)胞內(nèi)で産出されたタンパク質(zhì)により、醫(yī)薬品やワクチンとして機(jī)能させるものです。mRNAはすぐに分解されるため、一般に、體內(nèi)に蓄積せず、遺伝子を傷つけないという點(diǎn)が利點(diǎn)だとされています。各國(guó)で長(zhǎng)年研究が続けられ、たとえば、脂質(zhì)ナノ粒子 (LNP) を使った細(xì)胞へのmRNA送達(dá)や、ウリジンのシュードウリジン置換といった炎癥を起こしにくいmRNA設(shè)計(jì)が考案されてきました。新型感染癥のワクチンとして一躍注目を集めることとなったmRNAですが、ワクチンだけでなく疾患の治療への応用も期待されています。阿部教授は「遺伝性疾患に対して、機(jī)能していないタンパク質(zhì)を補(bǔ)充するというのが、mRNA醫(yī)薬の利用法になるだろう」と話(huà)しています。

安定性と翻訳効率の向上を目指して

mRNA研究が目指すのは、つまるところ安定性と翻訳効率の向上です。阿部教授もこの2點(diǎn)を向上できる分子デザインに取り組んでいます。阿部教授はここ數(shù)年で、様々な研究成果を報(bào)告してきました。

重要な研究成果の1つが、高純度のmRNA製造技術(shù)である「PureCap法」です。mRNAからタンパク質(zhì)を翻訳するためには「キャップ構(gòu)造」と呼ばれる部位（mRNAの5’ 末端にある修飾構(gòu)造）が必要です。DNAから転寫(xiě)する一般的なmRNAの合成法では、副生成物としてキャップ構(gòu)造のないRNAが生成されます。キャップ構(gòu)造を有するmRNAのみを精製単離する「PureCap法」により、高純度のキャップ化mRNAが得られるようになりました。さらに、複數(shù)のキャップ構(gòu)造の中から、高いタンパク質(zhì)翻訳効率を示す構(gòu)造も明らかにしました。

純度の高いサンプルで研究を進(jìn)めるというフィロソフィーを持つ阿部教授はこう話(huà)します。

「とにかく純度の高いmRNAを作って、構(gòu)造活性相関研究をしたいという思いがあります。純度の低いサンプルを使って実験をしても、私としてはそのデータに対する信頼感を持てないからです。PureCap法により、ほぼ100%キャップ構(gòu)造を持つmRNAをベースに、翻訳活性の高い構(gòu)造を特定することができました?！?/p>

別の研究実績(jī)として、阿部教授は2013年に環(huán)狀mRNAの研究成果を報(bào)告しました。生體內(nèi)に存在する直鎖のmRNAと異なり、環(huán)狀mRNAには終止コドン（翻訳終了を示す3つの塩基列）がないため、原理的にはエンドレスで同じパターンのタンパク質(zhì)を産出します。しかしながら、実際には、環(huán)狀mRNAではタンパク質(zhì)の合成量が少ないという課題がありました。阿部教授は、2025年、環(huán)狀mRNAの途中で枝分かれする形でキャップ構(gòu)造を設(shè)けることで、タンパク質(zhì)を高効率で合成できることを発見(jiàn)しました。この発見(jiàn)により、環(huán)狀mRNAを創(chuàng)薬に活用できる可能性が広がるかもしれません。

mRNAを完全化學(xué)合成で

阿部教授はmRNAを化學(xué)合成することにも成功しています。mRNAを化學(xué)合成しようと考えたきっかけは、環(huán)狀mRNAを作る際の課題解決のためだったと言います。環(huán)狀mRNAでは塩基の數(shù)が3の倍數(shù)になっていないと、翻訳がうまく進(jìn)みません。コドンが3塩基の組み合わせだからです。転寫(xiě)でmRNAを作ると、長(zhǎng)さに分布が生じてしまいます。3の倍數(shù)の塩基長(zhǎng)になっていないmRNAを環(huán)化しても、設(shè)計(jì)通りに動(dòng)かないという問(wèn)題が起きます?！杠瀸?xiě)で作ったmRNAを環(huán)化しても、想定どおりに動(dòng)くものが5%しかないということもありました」と阿部教授は言います。そこで考えたのが、化學(xué)合成によるmRNA合成です?；瘜W(xué)合成であれば目的長(zhǎng)のmRNAを作れることから、化學(xué)合成で作ったmRNAを酵素反応で環(huán)化しようとしたのです。

mRNAの化學(xué)合成は、環(huán)狀mRNAを作る場(chǎng)合のみでなく、直鎖mRNAの構(gòu)造活性研究でも重要な役割を果たしています。自然界において、mRNAには様々な修飾が行われています。しかし、その機(jī)能解析を行おうとしても、サンプル調(diào)製ができないという問(wèn)題がありました?！竚6A（N6-メチルアデノシン）が翻訳を増強(qiáng)する」という先行研究があっても、どの程度入っているとどの程度増強(qiáng)されるのかは、検証が難しかったといいます?！袱欷い圣单螗抓毪墙馕訾筏胜い取⒀芯郡鈺崦沥胜蓼藿Kわってしまいます。モノづくりの立場(chǎng)としては、どの部位にどれだけ入れると、どれだけ増強(qiáng)するのかを知りたい」（阿部教授）―――この観點(diǎn)からも、化學(xué)合成でmRNAを作る必要性がありました。

化學(xué)合成のメリットとデメリット

長(zhǎng)さが一様の設(shè)計(jì)通りのmRNAを作れることが、化學(xué)合成でmRNAを作るメリットです。これに加えて、酵素由來(lái)の副生物がないこと、低価格?短期間で合成できることもメリットと言えるでしょう。一方で、現(xiàn)在の技術(shù)では、長(zhǎng)いmRNAを作れないことがデメリットだされます。この點(diǎn)について阿部教授は「現(xiàn)在は転寫(xiě)で作る長(zhǎng)いものと、化學(xué)合成で作る短いものと、用途によって使い分けることになると思います。短い抗原で済むワクチンは化學(xué)合成のメリットを十分に生かせるでしょう?！工仍?huà)しています。

mRNA の評(píng)価に欠かせない分析裝置

mRNAを作るにあたっては、「RNAが合成されているか」「キャップ部分が分解されていないか」など、合成が想定どおりに進(jìn)んでいるかを評(píng)価していく必要があります。その解析に使用されているのが、「Agilent 1290 Infinity II LC」と「Agilent 6530 LC/Q-TOF」を組み合わせたアジレントの四重極飛行時(shí)間型 液體クロマトグラフ質(zhì)量分析計(jì) (LC/MS) です。阿部教授は、「化學(xué)合成で作ったmRNAはそのままLC/MSで分析可能です?；钚韵嚅v研究に必須な分析にLC/MSを活用しています?！工妊预い蓼?。このほか、阿部教授の研究室では、水溶性低分子化合物に関する反応の追跡/純度解析、合成オリゴ核酸の分析、IVT （in vitro転寫(xiě)合成）mRNAの末端解析など、様々な研究において、アジレントのLC/MSが活躍中です。

「Agilent 1290 Infinity II LC」と「Agilent 6530 LC/Q-TOF」を組み合わせたアジレントのLC/MS (LC/Q-TOF)

LC/MSの導(dǎo)入決定はサンプル分析の結(jié)果や価格など含めての総合的な判斷であったものの、「事前にアジレントのエンジニアが丁寧に使い方を説明してくれ、研究室の學(xué)生にとっても使いやすいだろうと感じた」という點(diǎn)も判斷材料の1つとなりました。導(dǎo)入後も、「解析ソフトウェアの操作が容易。パラメータの設(shè)定値の調(diào)整などがしやすい」「アジレントの擔(dān)當(dāng)者は、エンジニア、営業(yè)の方を含め、全員が豊富な知識(shí)を持っているので、相談しやすい」「相談したときの返信が速い」と感じていらっしゃるそうです。

阿部教授は「將來(lái)的には、LC/MS/MSの機(jī)能を活用した不純物解析なども視野に入れています」と話(huà)します。研究室のメンバーからも、「高度な分析技術(shù)の使いこなしなど、目的の分析を達(dá)成するためのフォローアップが欲しい」と聲が寄せられており、研究の進(jìn)展に対する分析裝置の役割の重要性がうかがえます。また、アジレントの二次元液體クロマトグラフ (2D-LC) も導(dǎo)入済みで、この有効活用も模索しています。

2D-LCの活用を模索中

開(kāi)発した技術(shù)の社會(huì)実裝

阿部教授は、開(kāi)発した技術(shù)を創(chuàng)薬に展開(kāi)することを見(jiàn)據(jù)えています。しかしながら、「GMP (Good Manufacturing Practice) に準(zhǔn)拠した製造や、臨床試験に必要な多額の投資を、大學(xué)のラボレベルで行うことは現(xiàn)実的ではありません」と、阿部教授は話(huà)します。そこで、阿部教授が最高科學(xué)責(zé)任者となり、名古屋大學(xué)発のベンチャー企業(yè)として、2022年にCrafton Biotechnology （クラフトンバイオテクノロジー）株式會(huì)社を創(chuàng)立しました。同社では、數(shù)年以?xún)?nèi)にmRNAの國(guó)內(nèi)製造體制を確立し、安定供給していくことを目指しています。阿部教授が開(kāi)発した技術(shù)のうち、現(xiàn)在は「PureCap法」をCrafton Biotechnologyで応用していこうとしています?！复髮W(xué)である程度、技術(shù)基盤(pán)を作ったらCraftonに技術(shù)移転をしていきます。現(xiàn)在、感染癥のワクチンについて、第 I 相臨床試験を行うことになっています。実証試験として、少なくともCraftonにとっては非常に重要な意味があります。大學(xué)から生まれたシーズが臨床等の研究に進(jìn)んで、社會(huì)実裝されていくという過(guò)程は少しずつ前進(jìn)しています?！工劝⒉拷淌冥险Z(yǔ)っています。

一方、阿部教授は「完全化學(xué)合成mRNAも技術(shù)として商用化できるところまで來(lái)ていると思っています。これは世の中に実例のない技術(shù)であり、日本発の技術(shù)として世界に発信していきたい」と話(huà)しており、今後のさらなる開(kāi)発に向けて意気込みを示しています。

科學(xué)の力を社會(huì)に展開(kāi)していくという點(diǎn)で、アジレントも同じ考え方を共有しており、 “Let’s bring great science to life” （科學(xué)の叡智を、生活と生命へ）というメッセージを発しています。製薬業(yè)界に向けても、核酸、抗體、遺伝子治療、mRNAなど、様々なモダリティに対応した創(chuàng)薬向けソリューションを提供しています。

開(kāi)発した技術(shù)の社會(huì)実裝

今後の研究の展望について、阿部教授は製造やスクリーニングを含む自動(dòng)化をあげています。mRNA醫(yī)薬?ワクチンの研究推進(jìn)と実用化を見(jiàn)據(jù)え、「特に化學(xué)合成のmRNAの製造プラットフォームを作りたいと思っています」と、阿部教授は話(huà)します?！弗楗堀欹佶毪嵌鄶?shù)の少量のサンプルをスクリーニングしていくシステムが必要です。また、Craftonでやっていくテーマだと思いますが、実際に醫(yī)薬品原材料として供給するための裝置としては、品質(zhì)管理なども含めて、別のシステムが必要になるでしょう」と言います。

そして、將來(lái)的には、「長(zhǎng)いmRNAを化學(xué)合成できるようになれば、転寫(xiě)合成するよりも化學(xué)合成する方が大きなメリットを享受できるでしょう」（阿部教授）と、化學(xué)合成mRNAの未來(lái)に期待を寄せています。

本記事に掲載の製品はすべて試験研究用です。診斷目的にご利用いただくことはできません。
（Not for use in diagnostic procedures.）

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