ゲオルク・ナーゲル、カエルの卵で藻のタンパク質の働きを証明した生物物理学者

ゲオルク・ナーゲル

生年	1953年8月24日 Weingarten, Germany
職業	生物物理学者
受賞	ブレイン賞 · カール・ハインツ・ベックルツ賞 · ルイ＝ジャンテ医学賞

ストックホルムから電話がかかってきたとき、ゲオルク・ナーゲル（Georg Nagel）はナポリとローマの間に広がる丘陵地帯のテラスにいた。眼下にはオリーブの木、すぐ脇にはレモンの木があった。彼は電話の知らせを信じられなかった。毎年秋になるとノーベル賞の発表を必ず見る友人たちがいて、彼はいつも「落ち着いて」と言っていた。彼の知る限り、実験によって可能になった技術、オプトジェネティクスの恩恵を受けた患者は一人だけだった。マラリア治療薬やがん免疫療法は、数えきれない人々を救ってきた。脳細胞のスイッチとなる光の技術は、医学賞を受けるにはまだ早すぎる――そう考えていた。

ノーベル賞委員会の判断は違った。ヴュルツブルク大学の生物物理学者ナーゲルは、ピーター・ヘーゲマン（Peter Hegemann）、カール・ダイセロス（Karl Deisseroth）とともに、光で開閉するイオンチャネルとオプトジェネティクスに関する発見により、ノーベル生理学・医学賞を受賞する。物語におけるナーゲルの貢献は、その説を実証したことにある。ヘーゲマンは長年、緑藻クラミドモナスの眼点にあるタンパク質の一つが光を受け取ると同時に、電荷を帯びた粒子が通る孔を開くと主張していたが、多くの同僚は疑っていた。フランクフルトのマックス・プランク生物物理学研究所にいたナーゲルは、候補となる遺伝子をカエルの卵に導入し、光を当てたときに何が起きるかを測定した。最初はなかなかうまくいかなかった。ところが本人の話によれば、調製を誤った低pHの溶液が一式、明瞭な信号を生み出し、何を見ているのかを解き明かすことができた。ふさわしい偶然だった。二つのタンパク質のうち、最初に発見されたものはプロトンを通すチャネルだったのだ。

その粘り強さの根は、さらに昔にさかのぼる。ナーゲルは1953年8月24日、シュヴァーベン地方上部のヴァインガルテンに、5人きょうだいの長男として生まれ、5歳のころから重い病気を患った。きょうだいたちが近くのオーストリアへスキーに出かける一方で、彼は両親から毎年クリスマスにもらう科学工作キットで蒸気機関やラジオを作り、夏休みの多くをヴュルツブルクの大学病院で手術を受けて過ごした。のちに20年間教壇に立つことになる街だ。コンスタンツ大学で生物学と生物物理学を学び、最初の生物物理学講師だったエルンスト・バンベルク（Ernst Bamberg）が師となった。在学中にはカフェの立ち上げにも加わった。学位取得後はスイスの私立中等学校で教えた。ヴュルツブルクで再び手術を受けたことで、ようやく骨の炎症が治まった。ハンググライダーを始め、教職を続けていたところ、バンベルクからフランクフルトに誘われた。彼はその誘いを受け、マックス・プランク研究所での研究をもとに、1988年にゲーテ大学で博士号を取得した。

その後、米国のイェール大学とロックフェラー大学で、ポスドクとして5年間を過ごした。ニューヨークでは、コロンビア大学の客員教授を務めていたナポリ出身の分子生物学者、アンナ・マリア・ムスティ（Anna Maria Musti）と出会った。彼女は、科学に対する生物物理学的な視野を広げる手助けをした。二人は1996年にデンマークで結婚し、娘をもうけた。フランクフルトに戻り、マックス・プランク研究所で研究グループのリーダーとなったナーゲルは、バンベルクとともに1995年、微生物由来の光駆動ポンプ、バクテリオロドプシンがカエルの卵で発現させても機能し、動物細胞を光に反応させることを示した。カエルの卵は、その後の研究すべての試験台となった。

2002年、ナーゲル、ヘーゲマン、バンベルクらは、チャネルロドプシン-1を光で開閉するプロトンチャネルとして『Science』誌に発表した。共著者にはムスティも名を連ねている。2003年には『Proceedings of the National Academy of Sciences』誌で、ナーゲルのチームがチャネルロドプシン-2は光を受けると直接開き、陽イオンを通すこと、またヒトの腎臓細胞でも機能し、青色光を当てると脱分極することを示した。ダイセロスはナーゲルに遺伝子の提供を依頼し、スタンフォード大学の研究グループは2005年、それを使って培養ニューロンを狙いどおりに発火させた。この論文にはナーゲルとバンベルクも共著者として参加した。同じ年、アレクサンダー・ゴットシャルク（Alexander Gottschalk）と共同で、ナーゲルはチャネルロドプシンを使って生きた動物の行動を制御する初期の研究の一つを発表した。対象となったのは線虫Caenorhabditis elegansで、電流を強めるために彼が作製した変異体が用いられた。

2004年、ナーゲルはユリウス・フォン・ザックス研究所の分子植物生理学教授としてヴュルツブルクに移った。神経科学のツールを広げる研究に、その後20年を費やすことになるとは意外な赴任先だった。ガオ・シーチャン（Shiqiang Gao）とともに、研究グループはシグナル分子cAMPとcGMPを対象に、光で制御できる酵素を開発した。その一つが、2015年に報告されたCyclOpだ。また、光がなければ生きられず、ロドプシンが必要とするレチナールを持たない植物へと、手法を応用する方向を変えた。ナーゲルが上席著者を務めた2021年の『Nature Plants』掲載論文では、藻類由来の光開閉チャネルを使い、タバコの成長を制御した。2019年に生理学研究所へ移り、2021年からは同研究所の上級教授として研究を続けた。

今回の受賞は、候補者がひしめく場の線引きでもある。ノーベル賞の規則では受賞者は最大3人までであり、受賞者リストには、ナーゲルの師で、のちにフランクフルトの研究所長となり、チャネルロドプシン論文の共著者でもあったバンベルクが含まれていない。また、2005年のニューロン論文の筆頭著者エドワード・ボイデン（Edward Boyden）や、別のシステムを使ってそれ以前にニューロンを光に反応させていたゲロ・ミーゼンベック（Gero Miesenböck）も選ばれなかった。この6人は2013年にブレイン賞を共同受賞している。どこにリスクがあったのか、ナーゲルは率直に語る。ダイセロスは総説論文で、チャネルロドプシンをニューロンに導入するのは非常にリスクの高いプロジェクトだったと書いている。発表後初のインタビューでナーゲルは、その見方には少し驚いたと話した。タンパク質は腎臓細胞で非常によく発現していたからだ。同時に、ツールを普及させ、その仕組みを説明したダイセロスの仕事は、間違いなく重要だったとも述べた。医療面での成果についても、同じように慎重な見方が必要だ。最もよく記録されている人間への適用例は、網膜色素変性症で失明した男性が、藻類由来のチャネルロドプシンを使った遺伝子治療の後、限定的ながら視力を取り戻したケースで、2021年に報告された。臨床試験は続いているが、オプトジェネティクスは何よりもなお、研究手法である。

ストックホルムでの受賞は、長年にわたる賞の連なりの最後に加わった。2010年にはヘーゲマン、バンベルクとともにウィリー賞とカール・ハインツ・ベックルツ賞を受賞し、2013年にはルイ＝ジャンテ医学賞、2019年にはラムフォード賞、2020年にはヘーゲマン、ミーゼンベックとともにショウ賞生命科学・医学部門を受賞した。正式な退職は2026年6月末だった。ナーゲルによれば、ムスティとともにナポリ近郊で寒い時期を過ごしている。ヴュルツブルクより平均気温が10度高く、霧もないという。2025年に血小板でカルシウムを通すチャネルロドプシンを用いた研究など、新しい論文にも彼の名前は残っていた。2026年10月5日の発表により、ナーゲルはヴュルツブルク大学で15人目のノーベル賞受賞者となった。

12月10日、ストックホルムでメダルを受け取る。彼が初めてカエルの卵に導入し、機能を引き出したタンパク質は、いまや世界各地の研究室で、合図に応じて開く。二人目、そして三人目の患者にも届くのか。それこそ、受賞は待つべきだったと彼が考えた問いだ。

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