ペーター・ヘーゲマン、藻が光に向かう仕組みを追い続けた生物物理学者

ペーター・ヘーゲマン

生年	1954年12月11日 Münster, Germany
職業	生物物理学者
受賞	マッスリー賞 · ゴットフリート・ヴィルヘルム・ライプニッツ賞 · ブレイン賞

ペーター・ヘーゲマン（Peter Hegemann）に、若手研究者はどうすればオプトジェネティクスを改良できるかと尋ねると、どの記者にも同じ答えを返す。「改良しなくていい。何か新しいことに取り組むべきです」。すべての始まりをつくった人物としてノーベル委員会に評価されたばかりの人の言葉としては意外だが、ヘーゲマンは、自分の周りに分野が確立してしまう前に別の道へ移ることを繰り返してきた。フンボルト大学ベルリンでの記者会見では、これまでの寄り道をこう振り返った。化学者から生化学者へ、植物生理学に10年取り組み、その後は生化学と生物物理学の教授に。そして「今は神経科学者です」と言う。「人生で神経科学の実験をしたことは一度もないのに」。

ヴュルツブルク大学のゲオルク・ナーゲル（Georg Nagel）、スタンフォード大学のカール・ダイセロス（Karl Deisseroth）とともに受賞したこの賞は、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を評価するものだ。ノーベル委員会の説明も、ヘーゲマンから始まる。プレスリリースには「すべてはペーター・ヘーゲマンの好奇心から始まった」とある。彼が知りたかったのは、単細胞の緑藻クラミドモナスが、どうやって光源に向かって泳ぐのかということだった。その答えがチャネルロドプシンだ。光を捉え、細胞膜に孔を開くタンパク質である。このタンパク質を神経細胞に入れると、青色光によってその細胞の活動をオンにできる。発見について、学術誌『Science』から最初に寄せられたコメントを、ヘーゲマンは今も覚えている。「池の泥から見つかったイオンチャネル」。クラミドモナス研究者たちは、あまり面白がらなかったという。

学生時代を振り返っても、後の研究につながるものはほとんど見当たらない。ヘーゲマンは1954年12月11日にミュンスターで生まれ、医師の家庭でアーヘンに育った。人文系のギムナジウムでは、本人が退屈だったと振り返るローマやギリシャの戦争の記述を何年も翻訳したが、好きだったのは自然科学と美術、音楽だけだった。学校のオーケストラでフルートを吹き、バイクに乗り、学校でも大学でも成績は「まったく平均的」だったという。ミュンスターで化学を学び、その後ミュンヘンに移って生化学へ進んだ。

キャリアを方向づけた選択は、マルティンスリートのマックス・プランク生化学研究所で訪れた。1984年、ディーター・オスターヘルト（Dieter Oesterhelt）の研究グループで博士号を取得。塩を好む微生物が持つ、光駆動型の塩化物ポンプ、ハロロドプシンを研究した。オスターヘルトから示された道は二つだったと、ヘーゲマンは振り返る。望む限り、引退するまで研究室に残るか、自分のやり方で研究し、5年後には去るか。ヘーゲマンは後者を選んだ。ケネス・フォスター（Kenneth Foster）の論文は、藻類の光センサーが、動物の目でも働く分子群の一つであるロドプシンだと提唱していた。ヘーゲマンはフォスターのシラキュース大学の研究室で博士研究員として1年間過ごし、マルティンスリートに戻って自分の研究グループを率いた。

1990年代初め、そこで彼は、10年にわたって取り組むことになる謎に出会った。藻類の眼点に微小電極を当てて測定すると、光が届いてからわずか0.5ミリ秒後に電気信号が記録された。人間の目で光を信号に変える化学反応の連鎖より、20倍以上も速い。ヘーゲマンは、光を捉えると同時にイオンチャネルとして働く単一のタンパク質があるはずだと結論づけた。同僚たちは懐疑的で、チームが分離を試みるたびにタンパク質は壊れてしまった。1993年、彼はレーゲンスブルク大学の生化学教授に就任した。2000年前後、日本の研究者が公表したクラミドモナスの遺伝子配列から、研究グループは候補となる遺伝子を二つ見つけ、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に送った。ナーゲルはそれらをカエルの卵に発現させ、光を当てるとチャネルが開くことを確かめた。ヘーゲマンはナーゲル、エルンスト・バンベルク（Ernst Bamberg）とともに、2002年に『Science』でチャネルロドプシン1を、2003年に『PNAS』で、神経科学に取り入れられることになるチャネルロドプシン2を報告した。

このツールは急速に広まった。2005年、ダイセロスの研究室はチャネルロドプシン2を使い、培養したラットの神経細胞を指示どおりに発火させた。同じ年、ヘーゲマンも、ニワトリの胚で神経活動をオンにする研究論文の共著者となった。実験生物物理学の教授として着任したフンボルト大学では、彼の研究室が新たな変異体を生み出す工房のようになった。2014年には、チャネルロドプシンを光で開閉する塩化物チャネルに変え、神経細胞を発火させるのではなく、活動を抑えることに成功した。2016年に採択された欧州研究会議の助成金は、光感受性酵素の探索に充てられ、そこで初めて知られるヘテロ二量体ロドプシンが見つかった。2015年からは、ベルリンでヘルティー上席神経科学教授を務めている。

ノーベル賞の受賞者を3人に限ることで、複雑な研究史は単純化される。ヘーゲマンのキャリアをたどると、そこからこぼれ落ちるものが見えてくる。微生物ロドプシンの研究を通じて一連の発見の基礎を築いた指導教官、ディーター・オスターヘルトは、2021年のアルバート・ラスカー基礎医学研究賞をヘーゲマン、ダイセロスと共同受賞した。しかし、2022年11月に亡くなっており、ノーベル賞は故人には授与されない。チャネルロドプシンに関する2本の論文の共著者であるバンベルクは、今年の3人の受賞者とともに2013年のブレイン賞を受賞しているが、ノーベル賞の受賞者には含まれていない。研究の舞台をめぐっても見解は分かれる。委員会は受賞対象となった発見がマルティンスリートの研究所でなされたとしている一方、レーゲンスブルク大学は、自大学の研究室での成果がその基礎を築いたと主張する。医療への期待も、適用範囲は限られている。最も明確な臨床成果は、網膜色素変性症の男性1人が、限定的ながら視力を取り戻したことだ。ヘーゲマンは、研究者を評価する仕組みにも率直な批判を向けている。2023年の動画では、若手研究者を、3、4年後の論文数ではなく研究の独創性で評価するよう同僚に呼びかけた。残念ながら、そうはなっていないと語っている。また、放送局rbbには、支援が不十分だったため、フンボルト大学で基礎研究を続けるべきか何度も迷ったと話している。

受賞の知らせは、あやうく本人に届かないところだった。ノーベル賞のウェブサイトによると、10月5日、知らない相手から折り返し電話を求めるメールが届いたが、セーリング旅行で見覚えのあったスウェーデンの国番号に気づくまで、ヘーゲマンはそのメールを無視していた。フンボルト大学での記者会見では、賞を取るために研究をしてはならないと語り、少なくとも10の国籍からなる研究グループを称えた。大学執行部はオプトバイオロジーを後押ししており、新しい研究棟は2029年5月の完成を予定している。ヘーゲマンは今もレーゲンスブルク超高速ナノスコピーセンターに助言を行い、2022年から続く欧州研究会議のシナジー・プロジェクトにも参加している。このプロジェクトは、オプトジェネティクスをより幅広い生物システムに応用することを目指す。

ストックホルムでの授賞式は12月10日、72歳の誕生日の前日に行われる。ヘーゲマンは家族と主要な共同研究者を連れていく予定だ。ノーベル賞のインタビューでは、クラミドモナスの光への反応を調べた最初の研究が、ロシアの科学者によって1866年に発表されたと指摘した。その科学者はサンクトペテルブルクのネヴァ川で藻類を採集し、電気のない環境で研究していた。次の世代に向けたヘーゲマンの助言は、オプトジェネティクスについて若手に伝えていることと同じだ。「研究対象として興味深い生き物は、いくらでもいます」。

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