二重らせん構造の発見以来、生物学に最も大きな変革をもたらした画期的な発見を追い、ノーベル賞受賞科学者の Thomas Cech (トーマス・チェック) が RNA の時代を解き明かす。半世紀以上にわたり、DNAは「生命の秘密」として科学界と人々の想像力を支配してきました。
しかし、ここ数十年の間に、静かな革命が起こりました。一連の驚くべき発見により、生化学者のトーマス・チェック氏と多彩な優秀な科学者たちが、長い間DNAの従属的な存在として見過ごされてきた RNA が、生物学最大の謎の中心に位置していることを明らかにしました。
人間とは何か？なぜ人は病気になるのか、なぜ老いるのか？『The Catalyst: RNA and the Quest to Unlock Life’s Deepest Secrets (触媒 : RNAと生命の深遠な秘密を解き明かす探求)』で、チェクは長年の研究をまとめ、RNAこそが地球上の生命の起源から21世紀の未来までを理解する真のカギであることを証明する。
発見のスリリングな旅である『The Catalyst（触媒）』は、RNAの驚くべき力を最初に示唆した初期の実験から、RNA が細胞反応を触媒できるというチェク自身のパラダイムを覆す発見、そして私たちの健康を再形成する最先端のバイオテクノロジーへと展開していきます。
かつてはDNAの遺伝的指示を細胞のタンパク質生成機構に伝えるものと考えられていた RNA が、生命そのものを活性化させる可能性があること、そして同時に、ウイルス感染症や癌によって個々の生命を短くしてしまう可能性があることを学びます。
RNA が老化プロセスにどのように関与しているかを見ていき、若さの泉とされるテロメラーゼの暗い深淵を探ります。また、RNAを動力源とする療法、すなわち、RNA を使って生命のコードを書き換える画期的なツールである CRISPR から、パンデミック時に数百万人の命を救った画期的な mRNA ワクチンまで、RNA を動力源とする療法が、自然の現在の限界を超えて、寿命を延ばすこと、さらには延ばすことさえ可能にするかもしれないという、スリリングな一端を垣間見ることができます。
一流の科学者の一人が執筆した『The Catalyst（触媒）』は、生物学と医学の現在と未来を知る上で必読のガイドです。本書は、2025年アンドリュー・カーネギー賞ノンフィクション部門優秀賞候補作、エコノミスト誌2024年ベストブックに選出されています。
触媒 (カタリスト) とは何か？
本書のタイトルである、『The Catalyst（触媒）』とは何でしょうか？”触媒（カタリスト）” とは、化学反応を加速させるための重要な存在です。触媒自体は反応後も元の状態を維持し、消費されることはありません。
その効果は驚異的で、化学反応の速度を10億倍から1兆倍以上も向上させることがあります。このため、触媒は単なる補助的な要素ではなく、反応全体に極めて大きな影響を及ぼします。
RNA と触媒作用の関係
RNA は触媒としての役割を果たす能力を持つことで知られています。RNAは、リボザイム（触媒活性を持つRNA）という形で化学反応を促進し、生命の基本的なプロセスに関与します。この多様性から、「RNAの世界」という言葉がよく使われます。
一方で、DNA は主に情報を保持し、複製する役割を果たしており、触媒としての機能はありません。このため、RNA は生命の起源や初期の進化において中心的な存在であると考えられています。
RNA の重要性
RNA は、次のように多岐にわたる機能を持つため、生命活動の中心的な役割を果たします。
・情報保持
RNA は DNA と同様に遺伝情報を保持することができます。例えば、インフルエンザウイルスやエボラウイルス、新型コロナウイルス（SARS-CoV-2）は、RNAゲノムを持っています。これらのウイルスは DNA を全く利用せず、RNAを基盤にして必要なタンパク質をコードし、宿主（私たち）に感染します。
・触媒活性
RNA はリボザイムとして、生命活動に必要な化学反応を促進します。例えば、タンパク質合成の過程でRNAは触媒として働き、生命を維持する基本的な役割を果たします。
・進化的役割
RNA は情報保持と触媒機能の両方を兼ね備えているため、生命の起源において中心的な役割を果たしたと考えられています。このような特性が、「RNAの世界」という概念を裏付けています。
DNA との違い
一方、DNA は生命活動において非常に重要な役割を果たしているものの、その機能は情報の保存と伝達に特化しています。この特化性のため、「DNAの世界」という概念は一般的ではありません。DNA は安定性が高く、長期的な情報保存に適している一方で、RNA ほど多様な機能を持ち合わせていないのです。
RNAの多様な機能
RNAにはメッセンジャーRNA（mRNA）や転移RNA（tRNA）、構造的RNAなど、さまざまな種類があり、それぞれ異なる役割を持っています。最近では、mRNAがワクチン技術の一環として広く知られるようになりましたが、RNAの可能性はさらに広がっています。
テロメラーゼ（通称「不死化酵素」）は非常に強力で魅力的な概念ですが、その効果はあくまで「単一細胞レベル」での不死性に限られます。テロメラーゼがどのように機能するのかを説明すると、染色体の末端には短いDNA配列（例：TTAAGG）が何千回も繰り返されており、これが染色体の保護に重要な役割を果たしています。
しかし、染色体の大部分を複製する酵素は、末端まで完全に複製することができません。そのため、細胞分裂が繰り返されるたびに染色体は少しずつ短くなり、ある臨界点に達すると細胞分裂が停止する仕組みになっています。
この現象は「細胞老化（センセンス）」として知られ、特に成人においては有益です。もし全ての細胞が無限に分裂を続ければ、体は非常に大きくなり制御不能になるでしょう。
一方で、分裂を続ける必要がある特定の細胞も存在します。それが幹細胞と生殖細胞です。幹細胞は消耗した組織を再生し、生殖細胞は次世代を作り出します。これらの細胞が「不死性」を維持できる理由は、テロメラーゼという酵素によるものです。
この酵素は、染色体末端の延長を担う仕組みを持っています。テロメラーゼは、タンパク質（TERT）とRNAから構成されており、RNAが染色体末端の構築を指示する役割を果たします。
このRNAの重要性は、ブラックバーン博士とグライダー博士によって発見され、彼らはこの業績でノーベル賞を受賞しました。テロメラーゼが不死化酵素であることを証明するには、人間の皮膚細胞や網膜細胞など、通常は分裂を停止している細胞にこの酵素を追加します。
すると、その細胞は無限に分裂を続けることができるようになり、「不死化」されます。この技術は現在、バイオテクノロジー産業で広く活用されており、医療目的の細胞培養に利用されています。
RNAと治療法の未来
RNAを使った治療法は、今後さらに多くの可能性を開くと考えられています。例えば、鎌状赤血球症 (かまじょうせっけっきゅうしょう) のような疾患では、RNAを血液を通じて全身に効果的に届ける方法が研究されています。
RNAを経口摂取で体内に取り込むことの難しさに対し、血液を通じて標的細胞に届ける方法は効果的であり、特定の疾患の治療において画期的な進展をもたらしています。血液は治療物質を運ぶための最も簡単でアクセスしやすい経路の一つです。
血液は体外に一時的に取り出し、実験室で新しい遺伝子を導入した後に再び体内に戻すことができます。しかし、骨細胞や網膜細胞、さらには爪の細胞のような特定の細胞に均等かつ適切な量で物質を届けるのは非常に難しく、ほぼ不可能に近い挑戦です。
特に脳の奥深くにある細胞を対象にすることは極めて困難です。一方で、核酸（RNAなど）を血流に注入すると、肝臓のような臓器には比較的簡単に到達します。
そのため、RNA療法を利用した肝臓病の治療は比較的容易ですが、心臓病のような他の臓器を対象とした治療はより困難です。このように、成人の体内で特定の組織に治療物質を届ける難易度は大きく異なります。
CRISPR と RNA の現在の影響
RNAと CRISPR 技術は、地球上のほぼすべての人々に影響を与えるほど革命的な可能性を秘めています。CRISPR-Cas9 は遺伝子編集の分野において大きな転換点となっており、その影響力はすでに広く認識されています。
この技術は、ウイルス感染症や遺伝子疾患の治療、さらにはワクチン開発にまで応用されています。CRISPR の起源を説明すると、これは患者を直接研究するのではなく、特殊な生物を研究することで得られた発見の一例です。
この場合、バクテリアが研究対象となりました。バクテリアは過去に感染したウイルスのDNA断片を保持しており、それを「ブラックリスト」のように扱っていました。これにより、再度同じウイルスが侵入した際には、迅速に排除する仕組みを発達させていました。
このメカニズムにRNAが重要な役割を果たしていることが、ジェニファー・ダウドナ博士とエマニュエル・シャルパンティエ博士によって解明されました。CRISPR システムは2つの主要部分から構成されています。
一つは、DNAを切断する分子ハサミの役割を持つタンパク質部分です。もう一つは、RNA部分で、これは切断の対象となる特定のDNA配列を認識し、誘導する役割を果たします。
この技術の応用範囲は非常に広く、生命科学や医療分野における新たな道を切り開いています。CRISPR のRNAは、DNAのどこを切るべきかを特定するためのガイドとして機能します。
このRNAには約20の塩基配列（A、G、C、U）が含まれており、それがDNAの対応する配列と一致する箇所を探します。例えば、人間のゲノム全体が100万ページの文書だとすると、CRISPR はその中から特定の「1文」、さらにはその文中の「1文字」に該当する配列を特定して切断します。
DNAを切断することは一見危険そうですが、実は非常に有益です。生物には、損傷したDNAを修復する仕組みが備わっており、CRISPRを用いることでこの修復プロセスを利用できます。
これにより、鎌状赤血球症や嚢胞性線維症、筋ジストロフィー、さらには3,000以上の稀少遺伝病における突然変異を修正できる可能性があります。実験室内では、CRISPR はすでに安全かつ効果的に活用されていますが、医療用途ではさらに慎重な検証が必要です。
2023年12月には、米国食品医薬品局（FDA）が鎌状赤血球症に対する初の CRISPR 療法を承認しました。この病気は特にアフリカ系アメリカ人コミュニティにおいて深刻な影響を及ぼしており、CRISPR による治療は今後さらに多くの応用が期待されています。