Prions and Diseases

鄒文権 – ピエルイジ・ガンベッティ

編者

プリオンと疾患

第2版

序文

ほぼ2年前、Springer社の編集者であるウィリアム・ラムズバック氏から、2013年にSpringer社から初版が出版された我々の著書『Prions and Diseases』の第2版制作の可能性について連絡を受けた。印刷された本の売れ行きは好調で、オンラインで2万件近くダウンロードされたと聞いている。実際、PubMedによれば、プリオンとプリオン病に関する研究は2008年以来盛んであり、この分野のトップ・エキスパートがこれらの新しい進展や進歩を報告し、議論することを強く求めている。

プリオンは明らかに、アルツハイマー病やパーキンソン病など、より一般的な神経変性疾患に関連する他のミスフォールドタンパク質の原型となっている。もともとプリオンやプリオン病の研究から開発された多くの原理や技術は、プリオン様神経変性疾患にも広く応用されている。例えば、細胞間伝達、動物伝染研究、タンパク質ミスフォールディング環状増幅法（PMCA）、リアルタイムクエーキング誘導変換（RT-QuIC）アッセイなどである。これらの類似性から、1982年にスクレイピー病原体を発見し、「プリオン」という言葉を生み出したノーベル賞受賞者スタンリー・プルジナーは、2013年にプリオンを「自己増殖する代替コンフォメーションを獲得するタンパク質」と再定義した。その結果、より多くの研究者や臨床医が過去と現在のプリオン研究に関心を持つようになっている。

第1版では、ヒトおよび動物のプリオン病を基礎科学から臨床診断、可能な治療法までアップデートした。第2版では、初版の長所はそのままに、大きな変更が加えられている。第一に、2巻を1巻にまとめた。第2に、37の章は、歴史、プリオンの一般的側面、プリオンの転換と系統、プリオンの環境と伝播、プリオンのモデル化、ヒト・プリオン病と他の病原体、動物プリオン病、酵母プリオン、診断とヒト・プリオン監視、治療を含む10のセクションに分類されている。第三に、幹細胞モデル、遺伝的プリオン病、新しいヒト・プリオン病、皮膚バイオマーカー、組織虚血再灌流障害における細胞性プリオンタンパク質の保護的役割、ヒト・プリオン病の監視、遺伝子治療などの新しいトピックが追加された。

現在までに、プリオンの研究に対して2つのノーベル賞が授与されている（プリオンタンパク質について幅広く研究したクルト・ヴュトリックのノーベル化学賞を考慮すれば、実際には2つ半かもしれない）。多くの未解決の問題が残っていることを考えると、プリオンに関連する新たな発見に対してさらなるノーベル賞が授与される可能性は高い。本書が将来のノーベル賞受賞者に役立つことを願ってやまない。

米国オハイオ州クリーブランド Wen-Quan Zou

ピエルイジ・ガンベッティ

プリオンは、自己増殖する代替コンフォメーションを獲得するタンパク質である…いくつかのプリオンは有益で細胞機能を果たすが、他のプリオンは神経変性を引き起こす。

スタンリー・B・プルシナー、「神経変性を引き起こすプリオンの生物学と遺伝学」、遺伝学年報、47:601-623,2013年

目次

• 第1部 歴史
  • 1 伝達性海綿状脳症： その始まりからダニエル・カールトン・ガジュセックまで
• 第2部 プリオンの一般的側面
  • 2 PrPCにおける銅と亜鉛の豊富な化学的性質
  • 3 PrPプリオンの構造
  • 4 無症状者の脳における不溶性細胞性プリオンタンパク質とその他の神経変性関連タンパク質凝集体
• 第3部 プリオンの転換と歪み
  • 5 プリオンの変換と変形テンプレーティング
  • 6 プリオンのひずみ干渉
  • 7 プリオンのひずみとプリオン様ミスフォールディングタンパク質をコードする分子機構
  • 8 プリオン増殖における補因子の関与
  • 9 プリオンタンパク質の変換と脂質
• 第4部 環境とプリオンの伝播
  • 10 環境中のプリオン
  • 11 環境から獲得される伝達性海綿状脳症
  • 12 輸血によるクロイツフェルト・ヤコブ病の伝播リスク
  • 13 プリオン病における種の壁
• 第5部　プリオンのモデル化
  • 14 プリオンの細胞生物学のモデル化
  • 15 プリオン病における遺伝子改変マウスのモデル化
  • 16 プリオン研究における幹細胞モデル
  • 17 ショウジョウバエのプリオン病モデル
• 第6部 ヒトのプリオン病とその他の病態
  • 18 散発性プリオン病
  • 19 プリオン病の遺伝学
  • 20 散発性および遺伝子変異型プロテアーゼ感受性プリオン病におけるグリコフォーム選択性プリオン
  • 21 ヒトプリオン病におけるタウ病理のスペクトラム
  • 22 プリオン蛋白質とmGluR5との複合体はアルツハイマー病におけるアミロイドβシナプス喪失を媒介する
  • 23 プリオンと癌
  • 24 虚血・再灌流障害における細胞プリオンタンパク質の保護的役割
• 第7部 動物プリオン病
  • 25 牛海綿状脳症
  • 26 ヒツジとヤギの古典的スクレイピーと非定型スクレイピー
  • 27 慢性消耗病研究モデル
• 第8部 酵母プリオン
  • 28 酵母プリオンと真菌プリオン入門
  • 29 酵母プリオンは折り畳まれたインレジスター平行アミロイドであり、複数の抗プリオン系の影響を受ける
• 第9部 診断とヒト・プリオン監視
  • 30 ヒトプリオン病の検出と診断のためのリアルタイムQuaking-Induced Conversion（QuIC）アッセイ
  • 31 タンパク質ミスフォールディングの周期的増幅
  • 32 プリオンおよびプリオン様疾患におけるバイオマーカーとしての皮膚ミスフォールディングタンパク質の播種活性
  • 33 プリオン病の診断： 従来のアプローチ
  • 34 ヒトプリオン病のサーベイランス
• 第10部 治療
  • 35 プリオン病の治療とプリオンの除染の概要
  • 36 ヒトプリオン病の予防的・治療的遺伝子治療戦略
  • 37 免疫調節
• 索引

第1部 歴史

第1章 伝達性海綿状脳症： その始まりからダニエル・カールトン・ガジュセックまで

ポール・ブラウン

要旨

スクレイピーは、動物およびヒトの海綿状脳症の元祖である。18世紀にイギリスとドイツで羊の致死的伝染病として明確に記述されたが、1936年まで実験的に感染することはなく、イギリスの多くの研究所で広範な研究の対象となった。人間の類似疾患は、1920年にドイツの神経学者クロイツフェルトとヤコブによって初めて報告され、1968年にガジュセックによって実験的に感染させられた。これら伝達性海綿状脳症（「狂牛病」を含む）の発展的な物語は、多くの予期せぬ紆余曲折を含む迷路のような研究を経て、最終的に正常な宿主タンパク質（PrPTSEまたは「プリオン」）のミスフォールディングによって引き起こされる新しいカテゴリーの感染症の発見に至った。

キーワード

伝達性海綿状脳症（TSE） – プリオン病, スクレイピー – クル – クロイツフェルト・ヤコブ病（CJD） – 伝達性ミンク脳症 – 慢性消耗性疾患

1.1 はじめに …

… スクレイピーは存在した。その起源は不明だが、中世末期のヨーロッパのどこかで生まれたと考えられている。歴史的な始まりが何であれ、18世紀までにはイギリスとドイツで蔓延していたこと、そしておそらく、スクレイピーに非常にかかりやすいものの、非常に質の高い羊毛を持つスペイン産メリノ種の羊がイギリスに輸入されたことが、スクレイピーの起源であることがわかっている。

この病気が認識され、科学的な調査が試みられるようになるまでには、少なくとも2世紀が経過している。19世紀末、フランスのトゥールーズで獣医学の同僚であったシャルル・ベスノワとシャルル・モレルが、脊髄とそれに隣接する神経に海綿状変化が定期的に存在することを認めたが、それはより広範な病態の一部であり、毒性末梢神経障害である可能性が高いと考えた（Besnoit and Morel 1898）。ベスノワはまた、ヒツジを使った多くの感染実験を指揮したが、監視期間が9カ月に限られていたため、残念ながら失敗に終わった（Besnoit 1899）。彼は後に、感染後の観察期間を延長する必要性を認識し、1936年から1938年にかけて、ポール=ルイ・シェルと共同で、スクレイピーが実際に感染する病気であることを疑いの余地なく立証する一連の素晴らしい実験を発表した（Cuillé and Chelle 1936, 1938）（図11）。

図11 TSEの年表

棒グラフの位置と長さは、図下部の年表に対応している。縞模様の地域は、この病気が存在した可能性がある、あるいはその可能性が高い（しかし証明されていない）時期を表している。各疾患の最初の実験的伝播が報告された日を棒グラフ内に示した。1959年という年は、クル・スクレイピーとCJDの関連が示された年として重要であることを示すために強調されている。

CuilléとChelleが研究を発表したのとほぼ同時期に、スコットランドで発生したスクレイピーの小流行の原因として、ヒツジの中枢神経系（CNS）組織から調製されたホルマリン漬けのループ病ワクチンが特定され、伝播性が偶然確認された（Gordon 1946）。この集団発生を調査した結果、ワクチンの1バッチに、その後スクレイピーを発症した雌羊から生まれたチェビオット種の子羊のワクチンが含まれていたことが判明した。1947年、イギリスからカナダ経由で輸入されたサフォーク種の羊がスクレイピーと診断されたのをきっかけに、アメリカでもスクレイピーが研究されるようになった。

1.2 生物学の解明（羊の場合）

スクレイピーに関する初期の研究は、すべてヒツジで行われた。ヒツジは、注意深く監視された農場で数年間の観察期間を必要とする、きわめて不便なバイオアッセイ動物である。さらに悪いことに、同じ実験用菌糸に対するヒツジの反応は予測不可能であるため、定量的な滴定試験を行うことは困難であり、時には不可能であった。

そのため、1940年代にエジンバラのモアダン研究所で行われたデビッド・R・ウィルソンの先駆的な研究は、彼に続く多くの研究者の個性や経歴の影に隠れがちであったが、驚くべき業績であった。感染率が25%しかないヒツジでほとんど独力で実験を行い、キュイエとチェルの報告に皮内および静脈内経路での感染性を加え、病原体の濾過と沈殿の挙動を研究し、熱（100℃、30分間）、フェノール、クロロホルム、ホルムアルデヒドへの暴露、紫外線照射（今にして思えば最も興味深い発見）など、さまざまな化学的・物理的処理に対する驚くべき抵抗性を発見した。彼はまた、2年間保存した乾燥脳組織における感染性の生存についても記録している。その後数十年間に発表された多くの実験的研究は、ウィルソンが築いた基礎の上に成り立っている。

スクレイピーは羊産業にとって、他のいくつかの病気に比べて関心が薄く、ヒトの病原体であることも（当時も現在も）知られていなかったため、政府の関心は低かった。その無関心が一変したのは、1950年代初頭、北米、オーストラリア、ニュージーランドが、輸出羊から未診断のスクレイピーが発見されたことを受け、英国産羊の輸入を禁輸したときだった。(科学研究の資金調達における商業的利益の力を過小評価してはならない） 英国からの資金援助が増えたことで、ウィルソン、後にジョン・スタンプが引き続き指揮を執るモレダン農場と、ウィリアム・ゴードンが指揮を執る英国コンプトンの農業研究評議会（ARC）施設でのプログラムが拡大された。

ゴードンはスクレイピーに対する品種感受性を調べるため、1000頭以上のヒツジを使った大規模な研究（「24品種実験」）を発案・実施し、実験目的で2つの群れ（1つは高感受性、もう1つは比較的抵抗性）を選択した。彼はまた、ゴードン・ハンター、ジェフリー・ミルソン、リチャード・キンバリン、キャロル・ウォーカー、イアン・パティソンら、非常に活発な科学者グループを結成し、1960年代から1980年代にかけて、遺伝的感受性、病原、スクレイピーの性質を扱った研究論文を大量に発表した。

一方、モアダンでは、スタンプとアラン・ディッキンソンがチェビオット羊のスクレイピー株に関する広範な研究を開始し、母方からの感染と密接な接触による病気の伝播に関する確かな実験的証拠を初めて得た。ディッキンソンはその後、同じくエジンバラにあるARCおよびMRC神経病原体研究所の創設所長となり、キンバリン、ヒュー・フレイザー、モイラ・ブルース、デビッド・テイラー（後にジム・ホープ、ノラ・ハンター、ジーン・マンソンも加わった）らとともに、病原体、消毒、分子生物学、分子遺伝学など幅広い専門知識を持つグループとして、その後の数年間、これらの各分野の知識を発展させることになった。

1.3 徘徊するネズミ

1961年、リチャード・チャンドラーはコンプトンで、ヒツジのスクレイピーをマウスに適応させることに成功した（Chandler 1961）。この成功により、ヒツジを使ったバイオアッセイに限られていれば不可能であった研究への扉が開かれ、今日行われている多くの研究に不可欠な遺伝子工学のすべてが可能になった。パティソンはこの出来事について、いつもの調子でこう語っている（Pattison 1972）：

1960年のある日、同僚のR.L.チャンドラーが、3種類のマウス系統（C57、CBA、スイス）に2種類の臨床型ヤギスクレイピー（drowsyとscratching）の脳材料を接種してはどうかと私に提案した。チャンドラーはすでに、3系統のマウスがM.johneiに対する感受性が異なることを発見していた。その後、彼は2系統のスクレイピーi/cを注射し、スイス系統には7カ月で眠気を、他の2系統には数週間後に感染させた。これらのマウス系統のスクレイピーは、潜伏期間4カ月で繁殖した。こうして、1936年にキュイエとチェルがスクレイピーを実験的に伝播させて以来、スクレイピー研究において唯一最大の進歩が起こったのである。

この技術的進歩により、ヒツジを使った実験的研究はほとんど、しかしまったくと言っていいほど行われなくなった。例外は、マウスでの結果を確認するために非齧歯動物種を使う研究、大量の組織や体液（血液など）を必要とする研究、そして最近では、ヒツジにおける牛海綿状脳症（BSE）感染の挙動を調べるための研究である。マウスを使った初期の最も重要な3つの研究は、以下の研究所で行われた：

– モンタナ州のNIHロッキーマウンテン研究所では、Carl EcklundとWilliam Hadlowが、マウスにスクレイピーを適応させたChandler株と、自然および実験的に感染させたヒツジとヤギから採取した材料を接種したマウスの、様々な組織と体液における感染性の分布とレベルに関する徹底的な研究を開始した。

– コンプトン研究所では、キンバリンとウォーカーがこれらの病原性研究を末梢感染の動態にまで拡大し、内臓交感神経から胸髄を経て脳に至る経路にリンパ節と脾臓が関与していることを明らかにした。

– エジンバラのARCユニットで、ディッキンソンのグループはヒツジで用いたのと同じ古典的遺伝学的アプローチを適用し、マウスでも同様の遺伝子（Sinc）が潜伏期間を制御していることを発見した。彼らはまた、脳病変の分布の特徴的なパターンが、異なるスクレイピー株と再現性よく関連することを示した。この2つの観察が組み合わさって、後にBSEとvCJDの間に密接な系統の類似性があることを示す最も説得力のある証拠となるTSEの系統識別法が生まれたのである（Bruce et al. 1997）。

1.4 獣の性質

それは、自然発生する疾病の起源が感染性か遺伝性かの相対的重要性はどの程度なのか、また、感染性病原体が存在すると仮定した場合、その生化学的構成要素は何なのか、という点である。最初の疑問は、1964年にワシントンDCで開催された米国農務省（USDA）主催の会議で主要議題となった。3日間にわたる白熱した討論を聞いた後、聴衆の新参者たちは、すべての医学会議が同じような対立になるのだろうかと思ったものである（彼らが失望することはなかった）。人の参加者は、ほとんど正反対の立場だった： H.B.（ジェームス）パリーというオックスフォードの獣医で、スクレイピーの原因は遺伝にあると主張した。やがて、ディキンソンの立場は完全に正当化されることになる。事実、ディッキンソンが古典遺伝学によって同定したSipとSinc遺伝子は、後に分子遺伝学によって同定されたプリオンをコードするPrnp対立遺伝子に他ならなかった。

もう一つの問題、すなわち感染因子の生化学的特性は、研究者の強い関心と重要な課題であった。スクレイピーの菌株が異なるという証拠は、明らかに核酸ゲノムの存在を示唆していたが、1960年代には早くも、核酸がスクレイピー病原体の唯一の構成要素である可能性は低いだけでなく、放射線耐性のデータから、核酸が存在する可能性すら低いことが示唆されていた。最初の手がかりは、前述のウィルソンによる初期の不活化研究で、標準的な殺菌量の紫外線に対する耐性が含まれていた。その後、ハンター、ミルソン、キンバーリンによる一連の不活性化研究が行われ、感染性と細胞膜との強固な関連性が示されたことから、ギボンズとハンターは、感染性の実体は膜の修飾された糖タンパク質サブユニットであり、新たに「感染」した細胞膜に同様の化学的変化や構造変化を引き起こすことによって増殖すると提唱した（ミルソンら、1976）。

ティクヴァ・アルパー（Tikvah Alper）らによって1966年から1971年にかけて発表された、厳密に管理された一連の放射線照射研究によって、スクレイピーの脳抽出液の電離放射線と紫外線に対する抵抗性と紫外線による不活性化プロファイルは、既知のウイルスや核酸とは矛盾するものであった。スクレイピーは神経系のゆっくりと進行する病気である。感染したマウスの脳抽出液の懸濁液に紫外線を照射した実験から、この病気の原因物質が核酸に依存して複製するものではないことが確認された。しかし、この病原体がタンパク質と結びついているかどうかを示す証拠は得られていない」（Alper et al., r67）。

つまり、病原体に核酸が存在しないことを明確に示し、なおかつ核酸指向性複製というドグマを満足させるにはどうすればよいか、ということである。核酸の保護や修復を引き合いに出した説明によって、彼女のデータは受け入れられやすくなったが、彼女の結論は何年もの間、ある種の宙ぶらりんの状態に置かれたままであった。

1.5 生物学から分子生物学への移行

1967年、数学者ジョン・スタンリー・グリフィスは、タンパク質が自己複製する3つの方法を提案し、「タンパク質の作用因子が存在すれば、分子生物学の理論構造全体が崩れ去ることを恐れる理由はない」と述べた（Griffith 1967）。彼は、GibbonsとHunterによって提案されたように、既存の二量体化分子上でのタンパク質サブユニットの重合、すなわち鋳型機構についての自由エネルギー方程式を示した。彼はさらに、「ここで提示された考えと、気体がすでに存在する核にのみ凝縮できるという考えとの間には、明らかな類似性がある。より一般的なスキームの多くは、サブユニットがすでに存在するポリマーの凝縮核を利用することによってのみ重合することができる、ということで要約できる」と述べた。彼は、スクレイピーは「その動物が遺伝的に作るようにできているが、通常は作らないか、あるいはそのような形では作らないタンパク質、あるいはタンパク質の集合体」である可能性があると結論づけた。動物間で受け継がれることもあるが、異なる種では異なるタンパク質である。いずれの場合も、以前は健康であった動物が自然に発症する可能性がある。

伝達性海綿状脳症（TSE）の疾患特異的構造を初めて発見したのは、ニューヨーク州スタチンアイランドの発達障害基礎研究所に勤務していたパトリシア・メルツで、彼は1970年代後半にスクレイピーに感染したマウスの脳の抽出物を電子顕微鏡で研究し始めた。彼女はアルツハイマー病で見られるものと非常によく似た線維構造を同定し、それを「スクレイピー関連線維」（SAF）と名付けた。さらに研究を進めると、CJDに感染したヒトや実験動物の脳にも見られた（Merz et al.）

これらすべての実験に欠けていたのは、感染性と特異的に共精製される分子であったが、1977年にKimberlinとWalkerによって開発されたスクレイピーの263Kハムスターモデルを用いて、1982年までにStanley Prusinerの研究室でようやくこの問題が解決された（Kimberlin and Walker 1977）。このモデルは、わずか2カ月の培養で、脳内の感染濃度が非常に高い（1010 LD50/g）ことが証明された。この偶然の組み合わせにより、高感染性のフィブリル（プルシナーにより「プリオン・ロッド」と改名された）を十分に大量に精製し、現代の分子生物学的手法にかけることのできるペプチド・サブユニットを単離することが可能となった。

スクレイピーのTSE分野への全体的な貢献は、パティソン（1972）によって適切に要約された。パティソンは、「スクレイピーは4つのよく似た病気のうちの1つで、他にはクル病、ヤコブ・クロイツフェルト病、伝達性ミンク脳症がある。スクレイピーの研究は、いずれ他の病気も加わるかもしれないこの病気群を認識するきっかけとなった。スクレイピーの気まぐれな知識は、これらすべての病気の研究を計画する上で大きな価値がある。”複雑な旅を計画する上で、同じような場所がすでにカバーされていると知っていると心強い。

1.6 クルーの発見

1950年代半ば、若い小児科医から研究科学者に転身したカールトン・ガジュセックは、ウォルター・リード陸軍医療センターに駐在していた。1954年、彼はオーストラリアに1年間滞在し、マクファーレン・バーネット卿の研究室で肝臓病の免疫学を研究することになった。探検家であった彼は、原始文化への生涯の興味を満たすためにパプアニューギニアに行くなど、滞在中広く旅をし、そこで東部高地で医務官として働いていた、少々風変わりではあったが魅力的なリトアニア人医師、ヴィンセント・ジガスと出会った。ジガスは、彼が診療している地域のフォレ語を話す民族を壊滅させている奇妙な神経病（クル）について話し、自分の目で確かめようとハイランドに招いた。彼は実際に行ってみて、その発症率の高さ、年齢と性別の分布、神経学的特徴に興味をそそられた（Gajdusek and Zigas 1957）。彼の手記や手紙には、フォレ地域の行政の中心地であるオカパに、マイケル・アルパース博士の指揮の下、長年にわたって運営された専用の病院や、オカパを往復し続ける新患を特定し搬送するための先住民の人的ネットワークなど、ビーチヘッドを確立するために必要な英雄的努力が詳細に記されている。

彼はオーストラリアの植民地当局（当時パプアニューギニアはオーストラリアの属領だった）と多くの困難を経験し、彼らの領土への彼の劇的な侵入に憤慨することもあった。インディアンの居留地で新しい病気を研究しているオーストラリアの研究チームを、アメリカ政府は喜ばないだろう、と彼は言ったことがある。実際、ガジドゥセクの最も顕著で寛大な特徴のひとつは、たったひとつの例外を除いて、他のほとんどの人が落ち込んだり怒ったりするような人々や出来事を、「コメディ・ヒューメイン」の一部として受け入れたことである。彼は気分を害したり恨んだりすることができず、決して振り返ることはなかった。

彼はまた、物理学、人類学、医学、音楽、文学など幅広い分野に興味を持つ本物の天才であり、キャリアの初期は多くのノーベル賞受賞者の研究室で過ごした。1976年、彼は神経変性疾患であるクルに感染性の原因があることを証明し、ノーベル賞を受賞した。クルは何十年もの間、罹患者たち（彼らは呪術によるものだと考えていた）や、宣教師からブッシュパイロットに至るまで、この病気を人肉食によるものだと考えていた現地のヨーロッパ人たちによって認識されていた。最初の数年間、毒性、ホルミシス性、栄養性、感染性の原因を突き止めるのに無数の失敗があったことからも明らかなように、それを証明することが困難であった。

1.7 クル-CJD-スクレイピーのトライアングル

1959年はTSEの当たり年であった（図11）。クルに出会って以来、ガジュジュセックは毎年かなりの時間を現地で過ごし、この地域の行政の中心地であるオカパにクル病院を設立し、クル患者のケアを組織し、剖検を行い、病気の原因を突き止めようとし、研究中のすべての可能性のある原因に基づいて予備的な治療試験を実施していた。この間、彼は十数例のクル病患者の脳をNIHの神経病理学者イゴール・クラッツォに送った。1959年、彼はその所見を発表し、広範な神経細胞の変性（空胞化を含む）、ミエリンの喪失、アストログリアとミクログリアの増殖、散在する血管周囲の陥凹、そして半数の症例ではアミロイド斑が主に小脳に存在することを指摘した。彼は海綿状変化については言及せず、神経細胞の空胞化は死後のアーチファクトによるものとした。しかし、クル病と他の病気を比較した議論の中で、彼は「クロイツフェルト・ヤコブ病が最もよく似ている」と結論づけた（Klatzo et al.1959）。

クロイツフェルト・ヤコブ病（CJD）の診断基準は1920年に発表されて以来、1960年代後半まで混乱していた。クロイツフェルトの最初の症例は22歳の女性で、振戦、痙縮、錐体性徴候、眼振、運動失調、ミオクローヌス、痴呆を特徴とする1年間の病気で、「新しく珍しいタイプの神経疾患」として報告された（Creutzfeldt 1920）。神経病理ではびまん性の神経細胞喪失とアストログリオーシスが認められたが、空胞化については言及も図解もされなかった。1年後の1922年、Jakobはクロイツフェルトの症例に似ていると思われる4つの症例を報告した（Jakob 1921）。1982年にコリン・マスターズ（クロイツフェルトのスライドは残っていなかった）がヤコブの症例のスライドを再検討した結果、現在クロイツフェルト・ヤコブ病と呼ばれている基準を満たす症例は1例（42歳の男性）のみであると結論した：病理組織学的には、神経細胞の脱落、星状膠症、大脳と小脳全体にびまん性の海綿状変化を認めた（Masters and Gajdusek 1982）。

数年の間に、ヤコブと彼の弟子たちは、家族性CJDの最初の症例を含め、海綿状脳症の病理学的実体について徐々に理解を深めていった。やや遅れて、1930年代半ばに、ゲルストマン、シュトラウスラー、シャインカーが、現在彼らの名前（GSS）となっている疾患の最初の家族を報告した（Gerstmann et al.） それにもかかわらず、CJDの臨床的、神経病理学的特徴は、感染性という基本的な基準によって、他の多くの原因不明の神経変性疾患と明確に区別されるまで、とらえどころのないままであった。

ハドローがクル・スクレイピーの関連性を見出すきっかけとなった出来事については 2008年に出版された回想録で語られている：

私が米国農務省の職員として、コンプトンでスクレイピーの病理学を研究していた時、この2つの病気のありそうもない結びつきが偶然に生まれた。私がイギリスに来る前に働いていたモンタナ州ハミルトンのロッキーマウンテン研究所の友人であり同僚であったウィリアム・ジェリソンがコンプトンを訪れ、前日にロンドンのウェルカム医学博物館で見た展示のことを何気なく話した。それはパプアニューギニアの原始人が罹患している奇妙な脳の病気に関するものだった。彼は、私が神経病理学に興味があるので、それを見たいかもしれないと思ったのだ。5日後、私はロンドンでその展示を見た。神経細胞の変性と強いアストロサイトーシスは、クルをスクレイピーになぞらえた。大神経細胞のペリカリオンに単胞と多胞の液胞があることで、その類似性はさらに増した。当初から、私はこの空胞がスクレイピーによく似ていることに惹かれていた（Hadlow 2008）。

1950年代初め、アイスランドで活動していたビョルン・シグルドソンは、種特異性を含む「緩徐感染」の基準を設定していた。Lancet誌に寄せた手紙の中で、ハドローはこの観察を想起し、「スクレイピーはヒツジと近縁種のヤギで実験的に誘発することができるが、これまでのところ、他の種ではテストされていない」と指摘した。そして、「スクレイピーに関する獣医学的経験を考慮すれば、実験用の霊長類でクルーを実験的に誘発する可能性を検討することは有益かもしれない。ハドローは、長期の観察期間とヒトに近縁な動物種を用いるという2つの必要性を認識していたのである。

1.8 クル病の実験的伝播

NIHでは、すでに脳組織を多数の実験用げっ歯類に接種し、数ヶ月に及ぶ観察を行ったが、結果は陰性であった。しかし、ガジュセックは、ウォルター・リード陸軍医療センターで共に働いていたクラレンス・J・ギブス・ジュニアの有能な指導の下、メリーランド州ローレルのパトゥーセント野生動物センターで霊長類のコロニーを組織することに着手した。1963年までに準備は整ったが、ガジュデスクはチンパンジーへの接種プログラムを開始する前に、あらゆる感染因子の生存に最適な条件下で新たな剖検標本が得られるまで待つことにした。筆者は、1963年7月に研究所に入所してわずか数ヵ月後にニューギニアに派遣され、1カ月間の滞在中に死亡したクル感染者の剖検を行うよう指示されたことをよく覚えている。死亡した患者は1人だけで、ハリケーン・ランタンのゆらめく光の下、小屋の中で、死亡した女性の夫が近くにうろうろしている中、採取した各臓器（コーヒー、缶詰、懐中電灯、ナイフなど）と物々交換し、また遺体を解剖前の状態に組み立てる非常に鋭い目を満足させる必要があった。ガジュデウセックは、剖検現場に液体窒素の容器を置き、ランドローバーとパイパーカブを待機させ、ニューギニア中部からワシントンDCまでの各空港に液体窒素を追加で貯蔵する中継基地を設けるなど、存在するかもしれない感染因子の生存可能性を維持するための入念な物流システムを構築していた。その結果、このケースの脳はチンパンジーにクルーを感染させた最初の3つのうちの1つであることが判明した（他の2つはガジュデセック自身が採取したもの）。この感染因子が、煮沸、標準的な滅菌薬品、3年間の土中埋設に耐え、なおかつ感染性を保っていたとは、当時は知る由もなかった。

1966年に発表されたガジュジュセックらによる7人の患者のうち3人からのクルーの最初の実験的感染（その患者の脳組織ホモジネートを18〜21カ月前にチンパンジーに脳内接種した）は、その後、ガジュジュジュセックのNIH研究室での爆発的な10年間の活動につながった。パティソンが言っていたように、以前のスクレイピーの研究は、このクルーの新しい研究にとって貴重な道しるべとなった。最初の仕事は、この病気の感染性を検証することであり、成功すれば、「遅い」あるいは「型破りな」ウイルスと思われるものの特性を明らかにし始めることであった。1967年にチンパンジーからチンパンジーへのクルーの伝播が達成され（Gajdusek et al. 1967）、この新しい「ウイルス」の物理的／化学的抵抗性、ろ過サイズ、宿主範囲、病原性を明らかにするために、様々な霊長類種で大規模な一連の実験が行われた（表11）。

1.9 拡大する伝達性海綿状脳症の地平

クラッツォがクル病とCJDの神経病理学的類似性を観察したことから、もう一つの緊急課題はCJDの症例を見つけて接種することであった。しかし、1968年に英国ロンドンのモーズリー病院のピーター・ダニエルとエリザベス・ベックによって、脳内接種から13カ月後にチンパンジーに感染した、神経病理学的に検証された典型的な症例がすぐに提供された（Gibbs Jr et al.） 皮肉なことに、同年、KirschbaumはCJDの既知の全症例について包括的なレビューを発表し、血管由来の病因を支持した（Kirschbaum 1968）。

表11 TSE実験に使用された動物種（最も頻繁に使用された動物種を太字で示す）

 

スクレイピーが実験的に伝播した後の数年間、その関心はスクレイピーからCJDへと劇的に変化したが、2つの動物性疾患、伝達性ミンク脳症（TME）とシカとヘラジカの慢性消耗性疾患（CWD）が、それぞれディーター・バーガーとハーツー（1965）とウィリアムズとヤング（1980）によってTSEファミリーに属すると認識された（バーガーとハーツー 1965; ウィリアムズとヤング 1980; ウィリアムズら 1982）。どちらの病気も、1940年代後半から米国に生息していたスクレイピーに感染したヒツジに暴露されたことに由来する可能性があるが、疫学的にもっともらしいこの仮説が証明されることはないだろう。実際、TMEの興味深い特徴のひとつは、1963年と1985年にアメリカの2つのミンク牧場で、ヒツジではなくウシの死骸を食べたことと関連していることで、アメリカではBSEが早期に未検出で発生したのではないかと推測されている（Marsh et al.） 2回目の発生以来、アメリカではそれ以上の発生は起きていない（TMEは1986年の時点で、カナダ、フィンランド、ロシアでも診断されている）。対照的に、CWDはコロラド州のミュールジカに端を発し、現在では中西部や米国沿岸部、カナダ、韓国、そして最近ではノルウェーやフィンランドを含む北米の子ジカ類へと広がっており、その重要性はますます高まっている。CWDは、鹿肉やその他の重要な臓器を狩猟および／または消費する比較的少数の人間に明らかなリスクをもたらすだけでなく、野生の捕食動物（ネコ科は感受性が高い）の二次汚染、ひいては飼育動物や家畜への二次汚染を通じて、将来的にはさらに大きな脅威となる可能性がある。CWDが重要なのは、飼育下の動物に適用されるような予防措置や破壊措置がとれない、放し飼いの動物に存在することである。

TSEファミリーに最近加わったBSEは、牛の新しい病気として1986年に英国で発生し、その後数年のうちにほとんどのヨーロッパ諸国といくつかの非ヨーロッパ諸国に広まった。厳密に言えば、この病気はこの歴史的記述で論じるに値するが、その発生はガジュジュセクがこの分野に積極的に関与していた時代をはるかに超えており、それ自身の章で詳しく論じるに値するほど重要であるため、ここでは代わりに、ガジュセクが最も深く関与していたヒトの病気に話を戻すことにする。

CJDの感染性のニュースが神経学界に広まるにつれ、NIHの研究所はCJDの可能性がある、あるいは疑われる何百もの症例を含む症例紹介の世界的な集積所となり、そのすべてが霊長類に接種された。初期のチンパンジーの使用は急速に様々なサルへと移行し（表11）、それぞれの種における疾患の特徴が明らかになるにつれて、リスザルが90%以上の感受性（チンパンジーとほぼ同等）と24カ月という比較的短い平均潜伏期間を併せ持つことから、好んで使用されるようになった（表12および図12）。しかし、同じ菌糸を2匹以上のサルに接種した場合、潜伏期間の間隔が広くても発病することがあることから、2〜3匹しか動物を用いない実験では、潜伏期間を最小感染量の指標として用いることに注意が必要である。

CJDが疑われる症例や他の神経変性疾患の診断例をさらに探し、宿主の範囲や発症機序を含め、伝染性病原体の特徴を明らかにするという骨の折れる作業は、1980年代まで続き、はるかに多くの動物と長い期間を費やした。ある組織における感染力の平均致死量（LD50）を推定するという単純な問題を考えてみよう。マウスや他のげっ歯類を扱う場合、通常の手法では、未知の終点を囲むのに十分な大きさの希釈液を5-6匹からなる群に接種することになる。連続する100倍希釈で動物のペアを使用する。「剥離」滴定でさえ、少なくとも8匹の動物を必要とする。これに加えて、少なくとも5年間の観察期間が必要であり、最も基本的な情報を得ることさえ困難になる。

長年にわたり、NIHの研究所は、カリフォルニア、ハワイ、ルイジアナ、ニューメキシコ、ニューヨーク、テキサス、バージニア、そして海外のパリとマルセイユにある様々な場所で、一次分離と継代試験、種感受性実験、病原体バイオアッセイに使われる数千頭のサルと数百頭の類人猿を購入し、飼育し、収容した。最終的には、すべての霊長類研究はルイジアナ州ケイジャンのど真ん中にあるガルフ・サウスと、メリーランド州フレデリックにあるNIHから北に30マイルほど離れたフォート・デトリックに集約された。霊長類以外の種の感染実験は、ほとんどがニューヨーク州南部のオーティスビルにある広々とした農場のような施設で行われた。NIHの副所長で、それ以前はウォルター・リード陸軍研究所でガジュデスクの主任を務めていたジョセフ・スマデル博士と、NIH神経疾患・失明研究所所長のリチャード・マスランド博士が、この巨大な事業を開始時に承認し、援助したことは、永遠の功績である。

1.10 臨床的および疫学的精密検査

1970年代には、感染性という揺るぎない基準によって、CJDに関連する臨床症候の範囲が認識されるようになり、それまで不可能であった本質的な特徴を正確に定義することがようやく可能になった。このような理解の進展は、より多くの症例に基づくいくつかの論文に記録され、1994年に発表された300例の伝達性海綿状脳症の感染症例に基づく統合論文に結実した(Brown et al. 1994a)。この間に、ヒト海綿状脳症の四重奏の残りの2つのメンバーも伝達性であることが判明した： 1981年のGSS（Masters et al., s81）と1995年の致死性家族性不眠症（FFI）である（Tateishi et al., i95）。しかし、ほとんどの場合、髄液中のプロテインキナーゼインヒビター(14-3-3)が90%以上の診断特異性をもって高値で検出され、脳組織中の特異的なアミロイド蛋白(PrPTSE)がELISAやウェスタンブロットで検出された。

それぞれの海綿状脳症が複数回伝播したのとは対照的に、非海綿状神経疾患（アルツハイマー病、ピック病、パーキンソン病、ハンティング病を含む、 アルツハイマー病、ピック病、パーキンソン病、ハンチントン病、筋萎縮性側索硬化症、多発性硬化症など）、あるいはサルコイドーシス、エリテマトーデス、クローン病、関節リウマチのような原因不明の多種多様な非神経疾患（表1 3). 様々な「播種」技術や遺伝的に改変された感受性の高いマウスを用いてアルツハイマー病の伝播性を証明しようとする今日の衝動に押されて、100例以上の神経病理学的に検証されたアルツハイマー病が霊長類に接種され、一様に陰性であったことが忘れられていることがある（Brownら1994a）。従って、この2つの病気の間にどのような類似点があろうとも（類似点は数多く存在する）、感染性を証明するために通常用いられる条件下でヒトに近縁な宿主種に接種しても病気を伝播することはなく、アルツハイマー病が感染性であると主張する場合には、このような一貫して否定的な結果と闘わなければならない。別の言い方をすれば、アルツハイマー病の動物モデルにおいて病気を促進することとヒトに病気を引き起こすことを混同してはならない。

散発性CJDの実験的伝播性とNIHに報告される症例のレパートリーの増加を考慮すると、ヒトへの伝染の問題が生じるまでにそう時間はかからなかった。1971年にGiovanni AlemàがイタリアでCJDの症例を検索した（Alemà 1971）ことから始まる一連の疫学的研究が急増した。しかし、アレマが疫学研究の必要性を最初に認識したことは評価に値する。ブライアン・マシューズ（Brian Matthews）とロバート・ウィル（Robert Will）はイングランドとウェールズにおける5年間の系統的な後方視的研究（Will and Matthews 1986）でCJDの疫学的調査を大幅に拡大し、フランソワーズ・カターラ（Françoise Cathala）と著者はフランスにおけるCJDのさらに集中的な10年間の調査（Brown et al.1987）を行った。1996年の変異型CJD（vCJD）の出現により、ヨーロッパ全体と世界の他の国々（例えば、アルゼンチン、オーストラリア、カナダ、日本）は、今日まで続いているサーベイランスの協調プログラムを確立した。散発性CJDに関する最も重要な結果は、CJDは世界中で無作為に分布しており、年間発生率は人口100万人当たり平均1～2例であることである。

当初は角膜移植片や神経外科用定位電極の汚染に関わる手術手技が原因であったが、その後、ヒト成長ホルモンや硬膜移植片の死体由来がより大規模な原因となっている。最近では、vCJDに罹患している患者から赤血球を提供されたレシピエントが、vCJDに罹患していない段階で二次感染を起こしたことが原因となっている。(1)「滅菌」された脳波定位針、(2)1ロットのヒト成長ホルモン、(3)実験的に接種されたチンパンジーの前臨床病期の白血球。

1.11 治療に関する論文

治療に関連する可能性のある研究は、スクレイピー病原体の物理的・化学的治療に対する抵抗性に関する初期の実験から始まったと言える。残念なことに、病原体は熱、放射線、化学薬品に対して宿主よりもはるかに耐性があり、オートクレーブ処理、NaOH（灰汁）またはNaOCl（漂白剤）の強力な溶液にさらすなどの最も効果的な処理（現在では生体外消毒に使用されている）は、明らかに治療上の考慮とは無関係であったが、この先に待ち受ける難題への手がかりとなった。さらに、TSEの病因が型破りなウイルスであると考えられていた分子生物学以前の時代には、このような試みはすべて、ウイルスに効くものがTSE感染症にも同じように効くかもしれないという期待から、闇雲に行われたものに過ぎなかった。しかし、ポリアニオン性化合物とポリエン系抗生物質という2つのカテゴリーが、スクレイピーに感染した実験用げっ歯類に感染時または感染時近くに投与した場合、潜伏期間を延長することが判明した。このようなことはヒトへの感染ではほとんど知られていないため、実験動物では時折有望な結果が得られても、ヒトでは実現できなかった（Brown 2010）。

生体外感染アッセイが開発されるにつれ、そのような化学薬剤の中には、細胞培養による感染を逆転させたり、あるいは消失させたりするものがいくつか発見され、動物実験という中間段階を経ることなく、これらの成功例から直接ヒトでの臨床試験に移行することが望まれるようになった。キナクリンの最近の経験は、この性急さの誤りを劇的に示している。その後の動物実験では、ヒトでの感染症に効果がないことが確認されたからである。

マウスでの遺伝子操作や予防ワクチンを含むいくつかのエレガントな戦略は、残念ながらヒトでは非現実的か、あるいは限定的な使用しかできない。プリオンタンパク質そのものではなく、シャペロンを標的にするというもう一つの概念的アプローチは、まだ始まったばかりである。将来的な治療法が何であれ、ヒトでの前臨床感染に対する信頼性の高いアッセイが利用できるようにならない限り、ヒトでの治療試験が行われる前に、まずすでに症状の出ている実験動物での有効性という厳しいテストに合格しなければならない。このテーマについては、本書の別の章（Knight this volume）で徹底的に検討されている。

1.12 ひとつの時代の終わり

1970年代が生物学の時代であり、1980年代が分子生物学への移行期であったとすれば、1990年代は分子遺伝学の10年であったと考えることができる。JakobとGerstmannの時代から、CJDはまれに家族性であることが知られており、さらにまれなGSSの発症は常に家族内に限られていた。1980年代に、正常な「プリオン」タンパク質をコードする宿主遺伝子が発見されたことで、ヒト海綿状脳症の家族性の原因となる突然変異を探索する時期が来た。そのような突然変異の最初の同定は、1989年にKaren Hsiaoらによって報告された。

今世紀に入るまでに、30以上の異なる変異が同定されたが（現在では60以上ある）、ここでもGajdusekが大きな役割を果たしたのは、彼の広範な世界的な人脈と、Lev Goldfarbが率いる小規模の研究チームの努力によるもので、最初にコドン129の多型が同定され（Goldfarb et al., b89）、次にコドン200と178の2つの世界で最も一般的なPRNP変異が同定された（Goldfarb et al., b91a、1992）。また、Pierluigi Gambettiの研究室のRobert Petersenとの共同研究により、コドン178の変異がCJDやFFIの臨床的症候をもたらすかどうかにコドン129が決定的な影響を与えることを発見し（Goldfarb et al., b91b）、歴史的に興味深いことに、Jakobによって報告されたCJDのオリジナル家族（Brown et al., n94b）においてコドン178の変異を同定し、Gerstmannによって報告されたGSSのオリジナル家族（Hainfellner et al., r95）においてコドン102の変異を同定した。

10年が経過し、NIHの霊長類プログラムが終了するにつれ、生物学的および遺伝学的な分子生物学的研究が、量的にも重要性においても、減少しつつあった「古典的な」感染実験に取って代わり、宿主の感受性や病原性に関連する多くの残された問題を探求する方法として、遺伝学的に修飾されたマウスが好まれるようになった。現在、タンパク質増幅法によるPrPTSEの検出、あるいはヒト化トランスジェニックマウスにおける伝播性を、「現実の」伝播の危険性と同一視する傾向があることは理解できる。この仮定が、自然な実験条件下での正常動物への伝播によって確認されるまでは、このリスクは推測に過ぎず、そのような確認実験に最も適した動物は霊長類である。

ガジュデスクは1996年にNIHを退職し、研究所のスタッフのほとんどは他の職を見つけるか退職した。ギブスは2001年に亡くなるまで在籍し、著者は2004年まで在籍し、医学の分野でこれまでに行われた実験動物研究の中で、最大、最長、最費用、そしておそらく最も実り多いものに終止符を打った。ガジュデスクは2008年12月11日午後4時過ぎ、86歳で亡くなった。彼の日記の最後のページには、次の2つの記述がある。

2008年12月11日

午前10時トロムソ大学心理学・法学図書館

図書館のオフィスで自分の人生を整理している。混雑したホテルの部屋のデスクにいるよりはずっといい。郵送物もほとんど片付いた。今はCDを再生するためのレコーダーを手に入れることに集中できる。私はなんて贅沢な暮らしをしているのだろう！

2008年を締めくくることが私の現在の目標だ。これ以上は考えていない。さらにいくつかの日記を書き上げたいが、その可能性は低そうだ。86歳まで生きられたことは、私の予想や計画をはるかに超えている。さて、私はどうしたらいいのだろう。私の人生は実質的に終わったのだ。

ヤヴィーンには小切手を郵送した。唯一の未払い分は、マガメへの小切手を紛失したことだ。それについてはすぐに対処するつもりだ。さて、このような平凡なことから離れ、真面目な考えに戻ろう。手持ちのグレゴリオ聖歌と初期バロック音楽を聴き始めることが、私の最優先事項だ。そうすれば、この世界に戻れるはずだ。

午後4時クラリオンホテル、ブリッゲン・トロムソ

大学から戻り、個人アーキビストの最後の11人分の台帳XVIIIの120-164ページをコピーした。

これらの最後の「ありふれた事柄」は、それにもかかわらず、彼が育んできたオセアニア人家族に対する変わらぬ寛大さ、衰えることのない知的で美的な感性、そして、自分が成し遂げてきたこと、そして自分が残していくものを自覚し、死に対する明確な予感を物語っている。幼少期に書き始められた彼の日記は、1,000万語以上を含む70巻以上に増え、死の間際にもなお増え続け、20世紀で最も傑出した科学者のキャリアの日々の記録を締めくくった。

謝辞著者は、非常に大きなテーマを非常に小さなスペースでカバーするという制約のために、この書評からその名前と貢献が漏れてしまった多くの科学者たちに謝罪する。しかし、R.ブラッドリー博士とR.キンバーリン博士の丁寧な批評には、特別な謝意を表したい。