1920年代、アメリカの動物学者セオフィラス・ペンターはオースティンのテキサス大学の研究室で、ヒトやオポッサムなどの睾丸を切り刻み、性染色体の秘密を探ろうとしていました。
彼は、人間がいくつの染色体を持っているか誰も明確に証明していないことに気づき、顕微鏡下で人間の睾丸のスライスを探し、絡み合ったクロマチンの塊の中の染色体を数えようとしました。 精子には24本の染色体があり、卵子からの染色体が同数であれば、人間には24対の合計48本の染色体があるはずです。
他の研究者も困惑していました。 ある者はヒトの染色体は19対であると考え、またある者はヒトの染色体は24対であると考えました。 また、23対であると確信している者もいました。 しかし、ペインターは自分が正しい数だと確信していましたし、他の誰よりも多くの染色体を発見していました。 そして、そうなったのです。 人間の染色体は24対の48本で、それでおしまいです。
しかし、何かがおかしいと思ったのです。 30年後、スウェーデン南部のルンド大学の研究者たちは、調査をすることにしました。
この科学的な事件を担当したのは、アルバート・レヴァンとジョー・ヒン・ティージョです。1919年にインドネシアで生まれた植物育種家と熱心な写真家で、第二次世界大戦中に日本軍によって投獄され、拷問されました。 新しい人生を求めてヨーロッパに渡ったチオは、植物遺伝学に興味を持ち続け、その結果、レヴァンと組んで、失われたヒトの染色体の謎を解くことになりました。
1930年代、レヴァンは、有毒化学物質にさらされた植物の根にある傷ついた染色体を調べる新しい技術を開発していましたが、がん細胞にしばしば見られる傷ついた染色体との異常な類似に気付きました。 彼はルンドに研究所を設立し、染色体の欠陥がどのように人間の癌につながるかを理解することに重点を移し、ティヒオを協力者として迎え入れました。
しかし、物事がうまくいかないときに何が起こるかを理解するには、物事がうまくいくときに何が起こるかを知る必要があります。
その時点まで、誰もペインターのマジックナンバーである48本のヒト染色体が間違っているかもしれないと疑っていませんでしたが、レヴァンとティジョは、癌細胞との比較が正しいことを確認するためにダブルチェックすることに決めました。 ひとつは、細胞を非常に希薄な液体につけて膨張させ、染色体を広げて数えやすくする方法です。 もう一つは、レヴァンがコルヒチン（クロッカスで作られる化学物質）を使うという先駆的なアイデアで、これは分裂の過程で、染色体がきれいに凝縮して対になるちょうどその時点で細胞を停止させるものでした。 それまで、研究室で確実に増殖する細胞は癌のサンプルから採取したものだけで、健康な細胞の正しい染色体数を数えるには不向きだったのです。 健康な成人組織から採取した細胞はあまり成長も増殖もしないため、細胞分裂時にのみ存在する凝縮した染色体を見ることは不可能でした。
しかしスウェーデンは中絶が合法である数少ない国の一つでした。
偉大なる染色体数の舞台は整いました。
マジックナンバーは48ではなく46かもしれないという最初のヒントは、実はルンドのレヴァンとティヒオの同僚、エヴァンとイングヴェ・メランダーからもたらされたものです。 彼らは、スライドグラスに押し込められた胚肝細胞の中で、急速に成長する細胞を見て、ペインターの最初のカウントが間違っていることを確信していました。 しかし、何らかの理由で発表しないことにし、代わりにレヴァンに自分たちの発見を伝え、彼のチームがさらに調査できるようにした。
1955年を通して、レヴァンとティヒオは旅行が多く、どうやって実験をする時間を見つけたのかわからないが、ティヒオは夜通し働く習慣があり、彼の写真技術を使用して胚肺細胞の染色体標本の高画質写真を撮影した。 そして 1955 年 12 月 22 日の午前 2 時に、ティオは決定的な写真を撮影し、46 本の染色体をはっきりと示しました。 レヴァンとティージオは、30年以上にわたって続いていた誤りを正し、論文の著者をめぐる短い論争を経て、1956年初めにこの発見を発表しました。
1952年にロザリンド・フランクリンと彼女の大学院生レイ・ゴズリングがDNAの構造を解明するために使用する写真を撮影していたときでさえ、誰もヒトゲノムの正しい染色体数を知らなかったことを考えると、驚くべきことだと思います。 他のグループが46本が正しい数だと確信していたにもかかわらず、ペインターは自分の目で見た証拠よりも自分を信じるよう、他の皆を説得することに成功したのです。 ピーター・ハーパーが「染色体数」を振り返るレビューで指摘しているように、「これは科学にとって重要な問題であり、1956年の研究以前の不十分な技術による不確実性をもって、一見公平な分析に著しい主観が入り込み、事実がそれを正当化しない場合でも、後の研究が以前に受け入れられた結論に同意しようとすることを示している」。「7596>
ヒトの染色体の正確な数が発表されたことで、染色体の1本1本がはっきりと見えるように準備する方法が改善され、ヒト細胞遺伝学の近代科学の舞台が整ったのです。
今日のように大量の DNA 配列がある時代には忘れがちですが、長い間、遺伝子の再配列や突然変異によって引き起こされる癌などの病気を研究する唯一の方法は、染色体そのものを直接観察することでした。 ギムザという特殊な染料を使うと、DNA の中でも特に As と Ts が多い部分に付着することができます。 染色体の縞模様の変化を注意深く観察することで、科学者たちは癌やその他の疾患の原因となる染色体の変化を把握し始めることができたのです。
がん細胞で最初に注目された特異的な染色体変化は、1959年にフィラデルフィアのデビッド・ハンガーフォードとピーター・ノウェルによって初めて発見された奇妙なずんぐりした構造物でした。 フィラデルフィア染色体と呼ばれるこの微細な染色体は、慢性骨髄性白血病で常に現れ、9番と22番の染色体の一部が入れ替わることで作られます。
1959年、Jerome Lejeune と Marthe Gauthier は、ダウン症がトリソミーとして知られる21番染色体の余分なコピーを持っていることによって起こるという発見を発表し、ダウン症が染色体異常に関連していることを初めて明らかにしました。 この発見もまた、科学への貢献が見過ごされてきた女性の物語である。というのも、この発見の大部分を行ったのはマルトであり、最初に発見したのはジェロームであると主張しているからだ。 しかし、それはまた別の日の話です。
最後に、アルバート・レヴァンの言葉を紹介しましょう。彼は人生の50年間を人間の染色体を見て過ごした後、染色体を自分の友人と見なしました。
参考文献とさらなる読み物：
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Theophilus Painter: ヒトゲノムの理解に向けた最初の一歩 FRANK H. RUDDLE. JOURNAL OF EXPERIMENTAL ZOOLOGY 301A:375-377 (2004)
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THE CHROMOSOME NUMBER OF MAN, JOE HIN TJIO ALBERT LEVAN 初版発行。 1956年5月 https://doi.org/10.1111/j.1601-5223.1956.tb03010.x
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トリソミー21の50周年：発見への回帰。 Marthe Gautier、Peter S. Harper. Hum Genet (2009) 126:317-324
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画像はEnvato
Theophilus Painter biography, The Embryo Project Encyclopedia ルンドにおけるヒト染色体数の発見、1955-1956年. ハーパーPS. Hum Genet. 2006.
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