分子生物学における大きな誤解
AKIRAです。
本日のテーマは「誤解」です。
細胞や核酸における様々な誤解
コロナ感染症やmRNAワクチン、そしてレプリコンワクチン。
ここ数年で図らずも生命科学の専門分野の知識をもつ一般人が出てくるようになりました。しかし、世間にとっての未知の技術や知識が一般に急に普及するとどうなるか。
言わずもがな、誤解や誤認、誤りが大量に量産されます。
しかしながらこれは仕方がないことではあります。今まで知らなかった（あるいは知る必要のなかった）ことが、急に必要になってしまった時はたいていの場合すぐには受け入れられないものなので、わからないことが出てくるのは当たり前のことです。
ただ、じゃあわからないまま放置していいかというと、そうではないです。
何度も言っていますが、単なる数字で全部済ませられる話であれば数学で処理すればいいし、決まりきった自然現象に当てはまることならば、むしろ物理や化学分野で研究すればよいだけです。
数学、物理、化学だけでは説明がつかないから生物学がある、というだけの話。物理・化学・生物の理科科目だけでは説明ができない、あるいはそもそもその3分野を用いることが不適切だから数学がある、ということです。
化学知識だけで考えれば正解と思えることでも、生物学に照らし合わせると間違う、ということはザラにあります。
だからこそ、誤解は解いておくべきです。
RNAが分解されやすい理由
「RNAは構造的にDNAよりも不安定であるため、放っておけば分解されやすい」
大学で生物の講義を受けるとそんな風に教えられます。ただし、この表現は正確には誤りです。より正確に表現するのであるのなら、「室温、一定環境下でRNAを保護する要素がない」という条件が必要です。
通常、RNAを水に溶かして室温で放置しているとデグラデーションといって塩基配列がほどけていくようなリスクがあります。しかし、これはRNAだけでなくDNAにも同じようなリスクがあるので、別にRNAに限った話ではありません。
しかしながら、多くの学生が「RNAは脆（もろ）い」という認識を持っています。でも実際はそうでもないです。
その証拠に、RNAを含んだサンプルをボルテックスミキサーでぐちゃぐちゃに混ぜても、遠心機でチューブの底に落としても問題なくqPCRで解析できる程度には構造を保っています。
つまり、物理的な構造の問題でRNAがだめになることは少ないです。
では、なぜRNAは厳重に温度管理やきれいな環境で操作しなければならないかというと、すべてはRNaseという酵素による影響のせいです。
RNA分解酵素、RNase
RNA分解酵素であるRNaseは、非常に強力な酵素活性を持っていて、細胞が普通に発現している酵素です。細菌もRNaseを持っているので、細菌が試薬に少しでもコンタミ（汚染）した場合、RNaseも混ざってしまいます。
そして何より厄介なのが、オートクレーブ（一般的には121℃）で熱処理をかけても失活しないということです。なので、RNA実験に使用する試薬はすべてRNaseがコンタミしていない試薬を分注（別の容器に移すこと）して使用します。
RNaseはヒトの汗や呼気、代謝物に当たり前のように含まれているので、実験前には手袋の上からRNase不活性化試薬をかけて、実験器具にも同じようにかけます。下記リンク参照。
しかし、いくら不活性化試薬やRNase不含の試薬を用意しても、実験操作はヒトによるものなのでRNaseのコンタミをゼロにする評価系は実質的に構成不可能です。
そのため、せめて抽出したRNAのサンプル（水などに入った状態）はRNaseが反応しないほど超低温で管理する必要があるのです。具体的には-80℃で凍結保存して、解凍時は氷上、解凍後実験使用時は常に氷上で管理するといった具合です。
当然、細胞からRNAを取り出すときも細胞の中にはRNaseが含まれますので、細胞破砕液にはRNaseを不活性化する試薬を混ぜてRNAを回収します（上記のとはまた別の試薬です）。もちろん、生きている細胞はRNaseをむやみやたらに発現することはないし、RNAに意図しないRNaseの暴露が起こらないように制御しています。あくまでも、回収時に細胞を破壊する際に残っているRNaseにさらされるので試薬が必要になるというだけの話です。
細胞は遺伝子発現をしても役目を終えて死ぬわけではない
細胞は自ら死の期限を決定して自分で死を迎える、というプログラムのようなシステムを持ちます。
そのシステムが発動するタイミングは様々ですが、遺伝子発現においては発現するたびに死ぬわけではありません。
もし、そうなってしまうと例えばインスリンのような遺伝子を発現する細胞は、ヒトが食事を行うたびに死んでいなければなりません。さすがにそこまで細胞死の周期が早いと復帰は不可能です。
当然ですが、培養細胞にDNAを遺伝子導入させて何か遺伝子を発現させても細胞は生きています。というより生きていてもらわないとほとんどの実験系が成り立たないです。
ただし、遺伝子発現においてはある一点においてプログラム細胞死を誘発するルートがあります。それが、特定の遺伝子が過剰に発現してブレーキが利かなくなった場合です。
通常、ゲノム上に存在する遺伝子を発現させた場合、その発現が細胞の生存にとって不利な状況になると勝手に発現にブレーキがかかります。
しかし、そのブレーキが利かないほどにタンパクが生成されたりすると細胞は自ら死を選び取ります。ただ、これは一般的に「ゲノム上に存在する遺伝子」に限った話なので、ほかのタンパク（例えばウイルス由来のタンパクやGFPのような人が持たない蛍光タンパク質など）だとプログラム細胞死は正常に機能しません。
例外があるとすれば、ヒトの遺伝子でプログラム細胞死が機能しないが、発現が出続けるパターンの典型例は、「がん」でしょうか。ただこれも、遺伝子発現量の調節にかかわっている遺伝子の変異や異常によるものなので、例外というほど例外でもないですね。
「導入された修飾RNAが放っておけば分解される」という理屈はおかしい
さて。ここまで語れば、「mRNAワクチンがやがて分解されて無くなる」の話が完全に嘘っぱちであることが分かります。
細胞自らが合成したmRNAの遺伝子はDNAゲノム上に存在するため、miRNAを合成してmRNAのタンパク合成を止めたり、そもそもDNAからmRNAを転写する行為を止めたりして余計な遺伝子発現を抑えることができます。
しかし、外来遺伝子の場合はそうはいかない。インスリンなどのヒトが持つ遺伝子を外から入れても、miRNAの情報が細胞のゲノムに記録されているから制御が利きますが、ウイルス由来（もちろんスパイクも）のタンパクはゲノム上にないのでmiRNAを合成できない。
ゲノムに記録されている遺伝子であれば、普段から使っている遺伝子なので「普段どの程度タンパクを合成するか」が分かっているから多すぎる、少なすぎると判断できますが、ゲノムにない遺伝子の場合、普段から使わない遺伝子のため、「今ある分のmRNAやタンパク質が多いのか、それとも少ないのか」を判別する基準がないのです。
もちろん、形あるものは全て壊れるのがこの世の摂理ですので、放っておけばRNAは朽ちていくと思います。
しかしそれは、何日後でしょうか？それとも何週間、何か月後でしょうか？あるいは何年後でしょうか？
確たる保証はありません。それは、mRNAの消滅が自然現象による自浄作用に頼っているためです。
RNA製剤の安全を保障したいのであれば、しっかりとしたRNA分解の機序を能動的に起こすような仕様でないと意味がありません。RNAが細胞内から消えている保証がないのにスパイクが合成されないとなぜ言えるのか。説明できるものならぜひともしてほしいですね。
じゃあ、修飾塩基（メチルシュードウリジン）を使わなければいいのか、というと、それをしてしまうとスパイクの発現が起こる前に外来遺伝子のセンサーに引っかかるので通常のRNA分解の機序とは別の経路で除去されてしまいます。
スパイクmodRNA用にmiRNAを作製してみるか？
いやでも、それをするならmodRNAとmiRNAが同じ細胞に導入される必要があるのでLNP無しには実現できない。LNPの問題もまた、RNAワクチンの問題の一つですのでその方法はいただけない。仮に、それを克服したとして、導入された細胞ですぐさまmiRNAによる翻訳抑制がかかるのでスパイクタンパクを合成する前にmodRNAが機能しなくなる可能性が高い。
RNAベースのワクチンはきれいに除去できない
つまり、こういうことになります。
通常の薬剤であれば、肝臓の酵素反応で代謝されるという薬理学的機序できれいさっぱりなくなりますが、RNAワクチンはムリ。
いい加減、現実を見てほしいものです。
