SimonScience2019.05.30「蚊専用のギロチン」が、マラリアワクチンの開発に大きな飛躍をもたらす成人のマラリア感染リスクを防ぐ効果があるとして期待がかかるワクチンの開発を飛躍的に前進させるべく、「蚊専用のギロチン」が開発された。どんなもので、なぜ必要なのか?ギロチンという装置が誕生した背景には、こんな考えが存在している。処刑を実行するのであれば、効率的かつ(18世紀の基準で)人道的なほうがいい、というものだ。それと同じことが、蚊に対して行われようとしている。その目的は、2016年に44万人の命を奪ったマラリアのワクチンを開発することだ。ワクチンを開発するために、バイオテクノロジー企業のサナリア(Sanaria)は、蚊1匹1匹の頭を切り落として唾液腺を取り出している。蚊の唾液腺には、マラリアの原因となる寄生生物がいるのだ。その断頭作業は、なんと人の手で行われているという。このつらい作業をスピードアップさせるため、同社はジョンズ・ホプキンズ大学の医療ロボット工学者たちと協力し、蚊専用のギロチンを考案した。この機械を使えば、一度に30匹の蚊の首をはねられるという。これは「完全自動のロボットギロチン」という最終目標への第一歩だ。ロボットギロチンが実現すれば、効果的なマラリアワクチンの大量生産という難しい目標を達成する一助になるだろう。蚊専用ギロチンの設計図。右上から時計回りに、刃、整列ガイド、首切りスイッチ、スロット、蚊をのせる台、整列用ペグとなっている。何十年という研究期間にもかかわらず、マラリアワクチンはいまだに広く利用可能なものにはなっていない。falciparum)のライフサイクルが複雑だからだ。比較的シンプルなライフサイクルをもつ細菌やウイルスとは違い、この寄生原虫は蚊の体内でもヒトの体内でも発育する。難しい課題は、特定の細胞型の中にいるその寄生生物を、ほかの細胞型に侵入する前に、例えば肝臓から赤血球に侵入する前に標的にすることだ。いうのも、一つひとつのステージがとても短いからである。「幅広く使えるマラリア原虫に対するワクチンはまだありません」と、NPO法人PATHのマラリア・ワクチン・イニシアチヴのディレクター、アシュリー・バーケットは言う。「マラリア原虫は非常に複雑なのです」。バーケットはこの研究にはかかわっていない。第2の理由は、そもそもワクチンは「人体に元来備わっている免疫システムに対して、侵入者と戦うよう促す」ものだからだ。インフルエンザのワクチンの場合、不活性化したウイルスを注射して体をだまし、抗体の生産を大幅に増加させる。この抗体が外界に存在する本物のインフルエンザウイルスから守ってくれる。マラリア原虫から体を守るには、細菌やウイルスのワクチンよりずっと高度な免疫反応が必要であることが、これまでの研究からわかっている。「場合によっては、はるかに強い免疫反応が必要なのです」と、バーケットは言う。防御反応はたった6カ月で消えてしまうかもしれない。「より効果的なマラリアワクチンを開発するには、どうしたら何年にもわたって高度な防御を提供できる免疫システムを誘導できるかを理解しなければなりません。効果が期待されるふたつのマラリアワクチン多くの困難にもかかわらず、製薬会社のグラクソ・スミスクライン(GSK)は「RTS,S」という有望なマラリアワクチンを開発し、その治験がアフリカで実施された。Popularもはや日本の自動車メーカーは後塵を拝している。Rogersこのワクチンは、マラリア原虫のタンパク質ひとつを使用する。これは、マラリア原虫の肝細胞侵入を防ぐ抗体の生産を促進すると考えられているタンパク質だ。5カ月から17カ月の乳児のグループを対象とした臨床試験で、RTS,Sはマラリアを40パーセント近く減らすことができた。この結果を受け、世界保健機関(WHO)はこのワクチンの試験的導入の準備を進めている。このプロジェクトで、ガーナ、ケニア、マラウイの約100万人の子どもたちに、RTS,Sが届けられることになっている。サナリアが開発しているワクチンは少し違う。マラリア原虫のタンパク質をひとつ使うかわりに、低線量の放射線によって不活性化したマラリア原虫全体(5,000を超えるタンパク質から成っている)を使うのである。「PfSPZ」と名づけられたこのサナリアのワクチンは、マラリア原虫が肝臓内で成熟する過程で、人体内のキラーT細胞にこの寄生原虫を攻撃するよう促す。2017年に発表されたマリ(この国ではマラリアが蔓延している)での研究によると、プラセボ(偽薬)を与えられた参加者は93パーセントがマラリアに感染したのに対し、ワクチンを投与された参加者で感染したのは66パーセントだったという(マラリアワクチンの専門家たちは、ワクチンの有効性を別のワクチンと直接比較するのは難しいと警告している。試験場所や参加者の人数が異なるからだ)。ギロチン誕生で、120時間の訓練が6時間にPfSPZは現在、臨床試験の第II相試験(フェーズII)の段階だが、このワクチンを生産するにはマラリア原虫全体が必要だ。このため、サナリアの技術者たちは手作業で蚊を解体する細かい作業の訓練を積んだ。「1匹1匹、蚊の腹の部分をつかんで、体から頭を切り落とし、それから唾液腺を引き出します」と、サナリアでワクチン抽出・免疫学・モデル・システムを担当するディレクターのスマナ・チャクラヴァルティは言う。「この抽出プロセスは、唾液腺とその周辺が蚊の体からちゃんと出てくるようにするためのものです。蚊専門の外科医のようなこの技術者たちは、週に3日、1日6時間の訓練を2カ月にわたって受けた。サナリアがワクチン生産キャンペーンを開始した時点では、蚊の切断の担当者は1時間あたり60匹の蚊から寄生原虫を抽出していた。それが訓練を積んだおかげで、いまでは1時間あたり平均300匹の蚊を処理できるという。このプロセスを部分的にでも自動化できれば、速度をさらに上げることができる。1回分のPfSPZをつくるためには1匹の蚊が必要であること、しかも世界中で32億人がマラリアの危険にさらされており、毎年約2億人が感染していることを考えれば、それがどれだけ重要なことかわかるだろう。そこで、蚊専用ギロチンの登場だ。「わたしたちは蚊をケースに入れたらどうだろうと考えました。蚊をケースに入れ、頭と首と胸部を定位置に収めたら、すべての蚊の頭を一度に切り落として唾液腺を一気に集められると思ったのです」と、このシステムの開発を助けたジョンズ・ホプキンズ大学のエンジニア、ルス・テイラーは言う。このアイデアは、技術者たちの訓練に大きな変化をもたらした。手作業で切り落としていたときは、1時間あたり300匹の速度に到達するまでに60時間から120時間の訓練が必要だった。この装置ができてからは、4時間から6時間で済むようになったのだ。自動化とはそういうものではない。この仕事の場合は大丈夫だろう。Popularもはや日本の自動車メーカーは後塵を拝している。Rogers確かに近いうちに、ロボットがあなたの仕事の一部分を担う可能性は高い。ワードプロセッサーの場合を考えてみるといい。労働者は以前よりも生産性を上げたが、余剰人員になったわけではない。蚊専用ギロチンの場合も同じことだ。人間たちはいまも仕事の輪のなかにいるし、今後もある程度まではそうだろう。「わたしたちの目標は、この仕事を完璧にこなすことです。ロボットを使うアプロ―チをして初めて仕事が軌道に乗るのです」と、サナリアの最高経営責任者(CEO)で最高科学責任者のスティーヴ・ホフマンは話している。それは、2種類のワクチンのそれぞれに別の強みがあるからだ。「PfSPZワクチンはマラリアのシーズンを通して、成人の感染リスクを防ぐ効果があるとわかっています。(NIH)でマラリアの研究をするパトリック・ダフィーは言う。ダフィーは以前、実地での有功性試験でサナリアに協力したことがある。RTS,Sは子どものマラリアを減らす効果があることがわかっているが、PfSPZはそうではないという。マラリアとの戦いでここまでの前進がみられたのは、科学の功績だ。ほんの数十年前には、マラリアのワクチン開発が可能だであることを疑う人も多かった。「いまでは、問題はワクチンができるかどうかではありません」とダフィーは言う。Science『WIRED』は"未来"を実装するメディアです。この絶え間なく変化し続ける世界を理解するために必要な情報とアイデアの源泉であり、カルチャーからビジネス、科学、デザインに至るまで、生活のあらゆる側面をテクノロジーがいかに変えていくのかに光を当てます。わたしたちが"発見"するブレイクスルーやイノヴェイションが、新たな思考や人と人とのつながり、そして新しい産業を生み出すのです。