その後、山中教授のグループでは、工夫を重ねて、同様に上記の４遺伝子を人間の皮膚細胞に導入してヒトiPS細胞の作製に成功したと２００７年１１月に発表したのです。

あらゆる細胞に育つ能力をもつｉＰＳ細胞。一番の課題は、体の細胞を万能細胞に変える何らかの物質（因子）を探し出し、それを組み込むことでした。

山中教授と共同受賞した英ケンブリッジ大のジョン・ガードン教授は、体細胞を卵子と合体させると万能な初期状態に戻ることをカエルで示しました。だが、しくみは複雑で因子探しはなかなか困難をきわめました。

しかし、ある時、山中教授は、京都大・再生医科学研究所の多田高（たかし）准教授の研究からヒントをつかみました。多田准教授は助手だった２００１年、マウスのリンパ球をＥＳ細胞（胚〈はい〉性幹細胞）と電気ショックで融合させると、リンパ球の遺伝子が変化して受精卵のような初期状態になると発表したのです。

ＥＳ細胞は受精卵をもとにつくり、やはり万能性があります。iPS細胞の先輩です。多田先生はＥＳ細胞に「初期化の種」があると示したのです。体細胞が初期化したかどうかを判断するための「目印」も明らかにしました。

多田先生は１９９７年に京大に来る前、ガードン教授がいる研究所に留学しています。ＥＳ細胞などの能力を手がかりに細胞の初期化をめざしていましたが、同僚から「成功すればノーベル賞ものだけど、ブレッド＆バター（生活の糧になる論文が書ける研究）も必要だ」と忠告されたといいます。

その後も多田先生は「種」を探すため、ＥＳ細胞でよく働く遺伝子を手作業で調べましたが、数が膨大で、なかなか先へ進むことができませんでした。

そんなころ、山中教授は遺伝子データベースに注目しました。２００１年２月に理化学研究所オミックス基盤研究領域（横浜市）の領域長・林崎良英先生が、マウスの全遺伝子情報を公開したのです。山中教授はそのデータベースからコンピューターを使ってＥＳ細胞で働いている約１００個を選び出し、世界の論文も参考にして、２０個ほどに絞り込みました。

林崎先生がデータベース作りを任されたのは１９９５年。直後に米国が「８年以内にヒトの全ＤＮＡの解析を終える」と宣言しました。「予算は数十倍。同じことをしても負ける」。情報の質はＤＮＡと同等以上で、世界でも手つかずだった「相補的ＤＮＡ」に目をつけたのです。

ｍＲＮＡ　（メッセンジャーＲＮＡ：ＤＮＡの情報をタンパク質の製造工場で、核の外にあるリボソームまで運ぶＲＮＡ）から人工的に作られるＤＮＡを相補的ＤＮＡ（　cＤＮＡ：complementary コンプリメンタリーＤＮＡ ) と呼んでいます。cＤＮＡは、ｍＲＮＡの配列を調べられるだけでなく、タンパク質を生産することもできます。 大腸菌に人間のＤＮＡ（情報があるもの：エクソン　と　ないもの：イントロンが混在）を組み込んでも、大腸菌のＤＮＡにはイントロンという余分な部分がなく、全てがエクソン（情報が詰まっている部分）であるため、それを切り取るシステムが存在せず、目的のタンパク質はできません。 しかし、すでにイントロン（情報がない部分）が切り取られた状態であるｍＲＮＡ（成熟ｍＲＮＡ）と同じ情報をもつcＤＮＡを大腸菌のＤＮＡに組み込めば、大腸菌は人間のタンパク質を作ることができます。 　　　 ※　スプライシングとはｍＲＮＡ上から情報をもっていないイントロンを除去して、エクソンだけをつなぎ合わせる加工のことです。スプライシングという言葉は、もともと映像関係の仕事で使われている用語で、映画などを撮り終わったあとフィルムの余分な箇所を切り取って、使用するカットだけをつないでいく作業のことで、それと同様なことが細胞内で行われています。上の図の中の成熟ｍＲＮＡから人工的に作ったものがcＤＮＡ（相補的ＤＮＡ）です。 cＤＮＡこそが、タンパク質を知るうえで最上の情報源となります。そしてそのcＤＮＡを作るためにはＲＮＡと相補的な配列を並べていくコピー機が必要なのですが、そのコピーの役割をする酵素があります。それを「逆転写酵素」といいます。 しかしこれは、大きな問題をはらんでいます。それは分子生物学には「セントラルドグマ」という不動の概念（遺伝情報はＤＮＡからスタートし、ＲＮＡに転写されてタンパク質として発現するという絶対的なしくみ）が存在しますが、逆転写酵素は、まさにそれを逆行することになるからです。 セントラルドグマが絶対であるならば、なぜ逆転写酵素が自然界に存在しているのか、その意義がわかりません。地球上のすべての生物がＤＮＡからＲＮＡへと転写をしているのならば、逆転写酵素は必要がないのです。 しかし、逆転写酵素が発見されたことにより、地球上ではＲＮＡからＤＮＡに情報が転写されるという通常とはまったく反対の現象が存在することを意味します。それまで絶対視されていた「セントラルドグマ」に修正を加えざるを得なくなったのです。 理研の林崎先生は、このcＤＮＡを研究し、マウスがもつｍＲＮＡの情報を網羅した「マウスゲノム百科事典」ともいうべきデータベースを２００２年に完成したのです。マウスゲノム百科事典は国際スタンダードなデータベースとして、一般に公開され、生命科学のさまざまな研究に応用されています。 現在でもこのデータベースは５秒に１回のペースで閲覧されており、ノーベル賞を受賞した山中教授のiPS細胞の作成にも林崎先生が作成したデータベースが基盤となったのです。

遺伝子情報を読み取る強力なシーケンサーを開発し、米国に先んじて２０００年、解析の完了を米科学誌サイエンスで発表しました。データは国内で独占する手もありましたが翌年、世界同時に公開しました。山中教授は、数カ月後にアクセスしてきたといいます。

しかし、この段階で、のちに初期化に必要な「山中４因子」と呼ばれるうちの一つ、「Ｋｌｆ４」という遺伝子は入っていませんでした。ＥＳ細胞以外でも働いているため、見落とされていたのです。

山中教授が奈良先端大にいた時の研究室の大学院生だった徳沢佳美さん（現・埼玉医科大特任研究員）が、受精卵がさまざまな細胞に変わる際に欠かせない働きをしていることを見いだし、新たに初期化に必要な遺伝子の候補として加わり、最終的に２４個の遺伝子が選ばれたのです。

そして、誰も思いつかなかった試みをした人物がいます。その人物とは、徳沢さんの同級生の高橋和利さん（現・京大講師）です。「２４個をぜんぶ皮膚の細胞に入れたら、受精卵のようになったのです。そしてその中から初期化に必要な４個の遺伝子を探し出し、ｉＰＳ細胞を誕生させることに成功しました。」

　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ＮＨＫラボより


林崎先生のリストを使って、山中教授のグループは遺伝子を１００程度にまで絞り込みました。さらに１００の遺伝子の性質をひとつひとつ調べていきました。中には、すでに知られている遺伝子もあったといいます。こうした研究で、細胞の初期化に関わっていそうな遺伝子を２４個にまで絞り込みました。

すると、その２４個で皮膚の細胞がＥＳ細胞のように、どんな細胞にもなれるものに変化しました。図ー①　しかし、２４の遺伝子すべてが必要であるわけではないと考えられます。そこで、高橋さんは、２４の遺伝子のうち、１つずつ外して２３の遺伝子を皮膚の細胞に送り込んで調べてみました。図ー②③

その結果、多くは遺伝子を１つ外しても初期化が起こりましたが、ある遺伝子を外すと、ｉＰＳ細胞にならないというものがありました。この遺伝子はｉＰＳ細胞になるために必要な遺伝子と考えることができます。


そうした遺伝子が４つありました。今度は、その４つの遺伝子だけを皮膚の細胞に入れるとｉＰＳ細胞になりました。図ー④　４つの遺伝子を入れると設計図の本の、のりづけがはがれて、すべてのページを開けるようになったわけです。あらゆる組織や臓器になる能力を取り戻したのです。（初期化といいます）





私が、受賞後に読んだ本の中で、山中教授が「徳沢さんと高橋君には足を向けて寝ることはできません。」と記述してある箇所があります。このようにたくさんの方の研究・発見があってiPS細胞が誕生したのです。


しかし、以前ならこんな実験はできませんでした。一度にたくさんの遺伝子を送り込む手段がなかったのです。どうして可能になったのでしょうか・・

北村教授は留学先の米国の研究所で９３～９４年、「ｐＭＸ」という感染効率が非常に高いウイルスをつくるのに成功しました。組み入れた遺伝子が活発に働くよう工夫もしたのです。山中教授からウイルスの提供を求める手紙が届いたのは、２００２年６月でした。

その時、北村教授は、２４個の遺伝子を一気に入れる発想には驚いたそうです。「ふつうは２、３個。２４個は常識はずれ。チャレンジングなことをしたなと思った」といいます。

山中教授のグループはまもなく、本当に必要な四つの遺伝子を突きとめます。いくつものピースが集まって、とうとうｉＰＳ細胞の作製というパズルが解かれたのです。


　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

現在、日本では燃料電池の燃料ガスなどに用いる水素ガスをつくる製法の実用化開発が進んでいますが、現在開発中の水素ガス作製法の多くは石油や石炭、天然ガスなどの化石燃料から水素ガスを作っています。


それに対して、東京理科大学の水素ガス作製法は、水から常温・常圧で水素ガスをつくるため、化石燃料に依存しない点が優れていると言えます。

紫外線光に反応する光触媒は、NiO/NaTaO3:Laと表記されるタンタル酸ナトリウム複合酸化物です。その方法は、まずNiO/NaTaO3:La粉末のスラリー（濃厚な懸濁液）をガラス基板上に塗布して乾燥させます。

そしてこの塗布したガラス基板をNaOH（水酸化ナトリウム）水溶液中にひたし、出力400Wの高圧水銀ランプの紫外線光（波長270nm）を照射すると、水素ガスが1時間当たり500ミリリットル、酸素ガスが同250ミリリットル、発生します。

しかし、NaTaO3:Laは、エネルギーが大きい紫外線にしか光触媒の効果を発揮しません。この課題に対して、東京理科大学研究室は可視光による水素ガス作製用に、SrTiO3（チタン酸ストロンチウム）:Rh（ロジウム）を、酸素ガス作製用にBiVO4（バナジウム酸ビスマス）という光触媒の組み合わせを見いだしました。

　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　

この技術は、将来のエネルギー源として重要視されている水素ガスをつくる重要な手法として注目を集めているということです。



将来のエネルギー革命の一つとして、この技術が一刻でも早く実用化できることを私たちは期待したいと思います。



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　以上です。

1929年にアメリカの天文学者、エドウィン・ハッブルは、遠方の銀河が後退する速度を観測して、距離が遠い銀河ほどより早い速度で地球から遠ざかっていることを発見しました。つまり、宇宙が膨張しているということが分かったのです。

宇宙が今後どのようになっていくのか、を知るためには、今の宇宙を成り立たせている２つの成分を知る必要があります。それらは「宇宙膨張を減速させる成分（A）」と「宇宙膨張を加速させる成分（B）」です。

（A）は宇宙にある物質の量に関連があります。物質と物質の間では重力が働きます。この重力が引力となるので、宇宙膨張は減速されます。一方、（B）は物質とは反対の負の圧力をもつ成分で、アインシュタインが、宇宙の膨張や収縮を防ぐために方程式に導入した「宇宙項」としても知られています。

この成分は全く正体不明なため、「ダークエネルギー」または「暗黒エネルギー」と呼ばれています。最近の超新星の観測から、現在宇宙膨張はどんどんと加速されているということが分かり、暗黒エネルギーが現実に存在する可能性が高くなってきました。

更に２つの成分の比率も分かってきました。（A）は宇宙の27％、（B）は73％。なんと、宇宙の大半がダークエネルギーで占められているという訳です。

しかも、これまでに私たちが知っている原子を作っている物質は、宇宙を満たす物質やエネルギー全体の４％にしかすぎないため、残りの23％を占める未知の物質があることも分かったのです。

物理学者は、この正体の分からない物質をダークマター（「暗黒物質」とも呼ばれます）と名づけました。

 　　　　　　　　　　宇宙で目に見える物質はたった４％


　　　　　　　　　　　　　　　　

宇宙が何でできているかを調べてみると、私たちが知っている、陽子や中性子など”目に見える”（観測されている）物質は全体の約４パーセントにすぎません。その５～６倍は未知の物質（ダークマター）が占めていると考えられます。残りはダークエネルギーと呼ばれている正体不明のものです（図１）。これまで観測に利用されてきたのは、光やX線、赤外線などの電磁波ですが、”暗黒”物質というのは、電磁波での観測では見ることができないため、”暗黒（ダーク）”という呼び名がついています。

ダークマターの正体は分かっていませんが、今までの観測事実からいくつかのその性質が推測されます。(1)電荷を持たず(2)ある程度重く(3)安定である、ことです。このような物質は、現在われわれが知っている素粒子では説明ができず、新しい理論に基づく、未発見の素粒子が必要となります。その候補の一つがニュートラリーノと呼ばれる素粒子です。ニュートラリーノや、その他のダークマター候補については、下記の推薦図書のページに解説してあります。