がんや自己免疫疾患といった難病の新たな治療薬として「抗体医薬」が次々に登場し、注目されている。抗体医薬は、人間が感染や病気から自らを守る「免疫」機能に注目し、その機能を果たす「抗体」をバイオテクノロジーによってつくりだしたバイオ医薬品だ。生体内で特定のがん細胞などの異常な細胞や病原体、抗原等を識別して排除することができるため、副作用の少ない効果的な治療薬として期待されている。

2018年ノーベル医学･生理学賞を受賞した本庶佑京都大特別教授の功績がまさにそれで、免疫を抑制するタンパク質の発見が抗体医薬の開発につながり、画期的な免疫療法が可能になった。

世界の医薬品売上高ランキング上位10位までの製品と売上高の推移を見ると、抗体医薬は2005年に初めてトップ10に入って以来増え続け、今ではその6〜7割を抗体医薬が占めるまでになっている。市場規模は、10年前に比べて2倍超の18兆円にも達しており、まさにバイオ医薬品は世界の医薬品産業の“成長エンジン”といっていいだろう。

大政教授は、この抗体医薬の「生産」に関する幅広い研究を行っている。「薬をつくる」と聞くと、薬そのものをつくりだす「創薬」をイメージし、医学や薬学の領域ではないかと思うかもしれない。しかし、薬は一品モノでは意味がない。高品質の医薬品を安定的に「生産」できてこそ多くの患者さんに届けることができるのであり、医薬品産業がビジネスとして継続できるのだ。大政教授は「生物化学工学」×「動物細胞」をテーマに、動物細胞の産業応用に関する研究に長年取り組んできた。モチベーションの源泉は「世の中の産業に役立つプロセスをつくりたい」という思いだ。

「生命先端工学専攻のルーツは大阪工業学校（大阪大学工学部の前身）醸造科で、そもそもの始まりは、お酒づくりで困っていることを解決できるような学科をつくってほしいという灘の醸造業界からの要望でした。つまり、新しいサイエンス、新しいエンジニアリングで産業に役立つ生産プロセスを研究するという流れを私もしっかり受け継いでいるわけです」

CHO細胞に遺伝子を組み込んで抗体タンパク質を生産するには、大きく分けて2つのアプローチがある。1つは培養系である。どうすればCHO細胞を安定して増やせるのか、スケールを上げるにはどのような条件を整えなければならないのか、培養条件、スケールアップ条件を詳細に検討し、最適解を見出さなくてはならない。

「しかし、培養という現象をブレークダウンしていくと実はまったくわかってないこともたくさんあるのです。組み込んだ遺伝子の設計図がいつ読み取られ、膨大なステップの反応がどのように連鎖するのか、その過程でどのような物質がどれくらい合成されるのか、目的のタンパク質はいつ合成され、それはいつ細胞の外に出てくるのか、出てきたタンパク質は安定なのか不安定なのか。それらは細胞の分裂とどう関係し、細胞が増えるとどうなるのか。科学的な基盤に基づいた解明と応用が必要なのです」

抗体医薬はすでにいくつも発売され、細胞培養を用いた生産技術も実用化はされているが、試行錯誤的な条件設定も多く、「完成された技術だというのは全くの誤解だ」と大政教授は力を込める。

もう1つのアプローチは細胞の構築だ。遺伝子組換えによってCHO細胞の設計図を書き換え、抗体タンパク質の生産機能を強化した細胞株を構築するべく研究が進められている。遺伝子増幅という手法を使って抗体タンパク質遺伝子を多数組み込んだCHO細胞がすでに実用化されているが、より早く増殖する細胞や環境の変化に強い細胞など優れた特性を持ったCHO細胞が実現できれば生産プロセス全体が大きく進展する。

「動物細胞の中では代謝といわれる膨大な化学反応が起こっています。産生された物質が連鎖的な反応によって次々に変換されるなど、そこに時間軸という要素を加えれば代謝という現象は実に巧妙かつ複雑です。細胞は生物そのものであり、遺伝子を組換えるということは生命活動に関する根幹を設計し直すという、たいへんな作業です。まだまだ解明されていないことがあり、我々にできるのはほんの一部を変える程度ですが、それだけに細胞自身の改良には大きな余地があり、その可能性に挑戦しています」

最後に「生物化学工学」の魅力を聞いた。

「医学･薬学の研究者は薬そのものに関心があると思いますが、我々はたくさんの方に高品質の薬をいつでも供給できるようにすることに関心があり、それが重要だと認識しています。それができるのが工学であり、生物を使ったバイオのものづくりの面白さが体験できるのが生物化学工学です。抗体医薬は今非常に伸びている分野ですが、バイオ医薬品には遺伝子治療やワクチンなども含まれ、新たな生産プロセスは開発途上国でも期待されています。我々の研究室では様々な国の留学生が一緒に学び研究しており、アカデミックな国際交流ができるのも魅力です」