アルベール・カルメットというフランス人の医師が1891年、ベトナムのサイゴン（現在のホーチミン）に狂犬病や天然痘の研究を行うための施設を開設した。ある日、そこにインドコブラが現れ、鋭い牙で近くにいた人たちを次々とかんで神経毒を注入していった。インドコブラの毒牙にかかった人たちの血管は破裂し、筋肉が麻痺したため、心臓や肺が機能しなくなって死亡した。

この恐ろしい事件を目にしたカルメットは、すぐにヘビ毒の研究に着手した。そしてウサギにインドコブラの毒を少量注射すると、体内で毒への抗体がつくられることをフランスに戻ってから発見し、これがのちに世界初のヘビ毒に対する血清の誕生につながっていく。カルメットはウマとロバを使った血清の生産を開始し、1895年には初めてヘビにかまれた患者を救うことに成功した。

血清の生産においては、いまでもカルメットが考案した手法が主流を占める。つまり、ヘビの毒を抽出してウマに注射し、その血液を採取するという中世のような作業が行われているのだ。これは費用や手間がかかるだけでなく、問題も起こりやすい。現状を変えるために必要なのは、猛毒のタンパク質のスープのレシピ、すなわち遺伝子とそのスイッチをオンにする周辺のDNAの情報である。

38本の染色体すべての情報が明らかに

こうしたなか、2年におよぶ国際チームの共同研究によって、インドコブラのゲノム解析が完了した。学術誌『Nature Genetics』に掲載された論文では、38本の染色体すべての情報が明らかにされている。ヘビ亜目のゲノム解析としては最も完璧なものだ。

ここにはインドコブラの神経毒をつくる遺伝子の詳細という、これまで誰にも解明できなかった情報が含まれている。科学者たちはこの研究が、新たな抗毒素の開発における道しるべとなることを願っている。

テキサス大学アーリントン校の進化遺伝学者トッド・カストーは、「こんなことは20年前に終わっていなければならなかったのではないかと思われるかもしれませんが、ヘビのゲノム解析という領域はこれまで完全なブラックボックスだったのです」と話す。なお、カストーは今回の研究には関わっていない。

科学者たちは当初、毒の生成に関係ある遺伝子について、体の維持管理などを行う無害な細胞に絡むものだと考えていた。ところが、この遺伝子はよく見られるDNAのコピーエラーとそれに伴う突然変異を引き起こすことが明らかになった。これが繰り返されると、タンパク質はさまざまなかたちで毒性をもつようになる。

結果として、毒をつくる上で鍵となる遺伝子の塩基配列は反復パターンが増える。このため正しく並べることは非常に困難だ。似たような形の雲がいくつも散らばっている空の絵のジグソーパズルを想像してみてほしい。それぞれのピースがどこにはまるのか、どうやって見極めればいいのだろう。

新たな抗毒素の開発が可能に

反復の多い塩基配列の正しい順番を見つけるため、インドのバンガロールにあるSciGenom Research Foundation代表のソマセカル・セシャギリをはじめとする共同研究チームは、非常に長いDNAを読むための新旧の方法を組み合わせることにした。同時にDNAの3次元の形状を検出する技術を使って、構造的に微細な部分についても推測の精度を高めていった。

塩基配列が確定すると研究者たちは、毒腺細胞ではオンになっているが、それ以外の細胞ではオフのままの遺伝子を分析した。インドコブラにかまれて死亡もしくは身体障害が残った人について、原因となったゲノムの暗号部分を特定するためだ。

インドコブラの毒は十数種類の有毒成分とその他の物質からなり、獲物（もしくは不運な人間の犠牲者）の生体システムに攻撃を仕かける。研究チームはこの毒をつくり出すための遺伝子19個を特定した。ヘビ毒とそれを構成するタンパク質を生成するコードとが、ここでつながったのだ。

これと同じ方法を使えば、ほかのヘビの毒も組成を特定できるだけでなく、新たな抗毒素の開発が可能になる。セシャギリは「ゲノミクスが有意義なのは、より効果的な解毒剤を生産できるようになるからです」と話す。「将来的には、ヘビにかまれたときの解毒に、ウマの血液から取り出した何だかよくわからない魔法のような薬を使う必要はなくなるでしょう」

培養による合成にも成功

血清ではない新たな抗毒素の開発に向けては、まずはそれぞれの有毒成分の遺伝子を酵母菌か大腸菌に移して、菌を培養する。有毒成分を大量に合成するためで、バイオ燃料や美容品、人工肉、インスリン製剤など、さまざまなものの生産過程でも同じ手法が採用されている。米国、インド、ドイツの3カ国の科学者で構成される共同研究チームは、インドコブラの毒に含まれる最も強力な有毒成分について、培養による合成に成功した。

次のステップでは、これらの有毒成分のタンパク質が、無数にあるヒトの抗体とどのように反応するかを調べる。ここでは、2018年にノーベル化学賞を受賞したファージディスプレイと呼ばれる技術を利用する。

具体的には、ファージという細菌感染性をもつウイルスの表面に特定の物質（この場合はヒトの抗体）のペプチド配列が表出するようにして、それをインドコブラの毒のタンパク質と混ぜる。どれがうまく結合するかを見れば、抗毒素として効果を発揮する可能性が高いヒト抗体がわかる仕組みだ。

昨年はデンマークとコスタリカの研究者が、アフリカに生息するブラックマンバという毒ヘビについて同様の方法で抗毒素を開発し、マウスを使った実験で成功を収めている。ただ、デンマークの研究チームを率いたアンドレアス・ラウステンは、ラボでの成功が必ずしも市販薬の完成につながるわけではないと指摘する。

ラウステンは2013年にVenomABという会社を立ち上げたが、昨年には事業の継続を諦めざるをえなかった。理由は人材と資金の不足だ。彼は現在も次世代の抗毒素の開発を続けているが、現場ではなく学術研究の世界にいる。

ラウステンの研究室では、これまでに複数の毒ヘビについてそれぞれ有効なヒト抗体を発見しており、どれも1年以内に治験を開始することが可能だという。ただ、実現には数千万ドルの資金が必要になってくる。

状況は変わりつつある

次世代の抗毒素の開発は急務だ。セシャギリの故郷のインドでは毎年46,000人以上が、特に強力な毒をもつ4種類のヘビ（アマガサヘビ、インドコブラ、カーペトバイパー、ラッセルクサリヘビ）にかまれて命を落とす。死者数は世界全体では年間10万人近くに上り、さらに数百万人が障害の残る体になっている。

ただ、状況は変わりつつある。世界保健機関（WHO）は2017年、ヘビ毒の被害を「顧みられない熱帯病（NTD）」のうち優先順位の高いもののリストに含めた。昨年には、2030年までに犠牲者の数を半減させる目標が設定されている。

また、やはり昨年には、医学研究の支援などを行う英国のウェルカム・トラストが、この分野に1億ドル（約1億1,000万円）を投じることを決めた。こうした動きのおかげで、例えば米国ではVenomyxというスタートアップが独自の抗毒素の開発を進めている。同社は2021年には臨床試験を行う予定だ。

もちろん、道のりは平坦ではない。ただ、インドコブラのような毒ヘビのゲノムが明らかになったことで、100年以上前にカルメットが考案した血清より安全かつ効果的で、同時にウマやヘビなど動物の権利にも配慮した抗毒素の開発が促進されるだろう。