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１．はじめに
2007年９月21日号の Science誌のフォーラムポリシー
（医学)１)に掲載された「個人ゲノミクスの将来」と題する記
事では，“５年以内に，DNA配列解読技術は，個人のゲノ
ム情報がルーチンな臨床的ケアに利用できるようになるレ
ベルになるだろう”と科学者が予測していることを述べて
いる。そして，既に特定個人のゲノム配列として，二人の
著名な人物，DNAの二重らせん構造の提唱者としてノー
ベル賞を受賞したジェームズ・ワトソン（2007年５月31日
に公開）と，ゲノム配列解読技術に革命をもたらしたクレ
イグ・ベンター（2007年９月４日に公開２)）のものが公表
されている。ヒトゲノム解読が一大国際的プロジェクトで
あったときから，それほど時を経ずして，個人ゲノムの時
代への到来が予感される，まさしく一つの変曲点にさしか
かっている。そのような変化の時期に，ヒトゲノムプロ
ジェクトについて振り返って記述し， 察することは意義
のあることである。
237
広島工業大学情報学部健康情報学科
東京大学大学院農業生命科学研究科
広島工業大学紀要研究編第42巻（2008）pp.237-245
論 文
ヒトゲノムプロジェクト
その技術と政治
寺 内 か え で ・田 村 倫 子
(平成19年10月31日受理)
Human Genome Project
Technology and Politics
Kaede TERAUCHI,Tomoko TAMURA
(Received Oct.31,2007)
Abstract
On June26,2000,both the international team composed of
governmental institutions in USA,EU,
and Japan and a private company,Celera Genomics,released
individual draft versions of the sequence
of the human genome,and the former has declared the completion
of the sequencing in2003. This
paper is focused on the DNA sequencing technology,a‘must’in the
Human Genome Project(HGP).
First,a brief history of the invention of the principle of DNA
sequencing is described. Next we
describe the details of the key technologies that have made the
success of the HGP possible. The
reason Japan has been completely defeated as to its contribution
in the HGP is summarized although
Japan had at least one step ahead of USA in the concept of both
automated DNA sequencing
technologies and‘human genome project.’Finally we suggest the
need of the enhancement of the
science literacy and the technology literacy.
Key Words:Human Genome Project(HGP),DNA(deoxyribonucleic
acid)sequencing technology,
DNA sequencer,ABI(Applied Biosystems Inc.),Wada project
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２．研究の背景と目的
ヒトゲノムプロジェクトは，人類にとってまさしく一大
イベントであったので，プロジェクトそのものの意義付
け，政治がどのように巨大資金を投ずるに至ったか，“国
際”プロジェクトはどのように牽引されたのか，技術的な
進歩はどのように貢献したのか，など論点となるものは多
数ある。例えば，米国でのヒトゲノムプロジェクトの政治
面における動きに着目した著書として『ジーン ウォー
ズ』３)が挙げられる。また，ヒトゲノムを解読するというこ
とについて分子生物学から政治学，社会学に至るまで，幅
広く，かつ， えさせてくれる書として『ヒト遺伝子の聖
杯』４)が挙げられる。ヒトゲノムプロジェクトの初期段階に
おいて，学問の世界に大きな影響力を持つ人物として活躍
するジェームズ・ワトソンも DNAについての集大成とも
いえる読み物『ＤＮＡ』５)の中で２つの章をヒトゲノムプロ
ジェクト関係に割いている。また，ヒトゲノムプロジェク
トでの風雲児ともいえるクレイグ・ベンターについては，
『ゲノムを支配する者は誰か』６)や『ザ・ゲノム・ビジネス』
７)に詳しく採りあげられている。日本の国際ヒトゲノムプ
ロジェクトとの関わりについては，ジャーナリストの岸氏
による『ゲノム敗北』８)，当事者として関わった者による『ゲ
ノムを読む』９)，『物理学は越境する』10)，『ヒト「ゲノム」計
画の虚と実』11)などが挙げられる。特に，『ゲノム敗北』は，
和田プロジェクトを内側から詳述した和田による『物理学
は越境する』によれば，「英訳されていない日本の一般書の
書評が『ネーチャー』に採りあげられたのはきわめて異例
のこと」と記載しているように，2005年１月13日号の
Nature誌12)の書評欄で紹介されている，日本の科学技術行
政の問題点を指摘している示唆的な書である。また，和田
プロジェクトの代表であり，東京大学物理学教室の教授で
あった和田の著書10)と国際チームに参加した日本における
慶応大学チームのリーダーである清水の著書11)を読むと，
和田の著書においては，対官僚における問題点，省庁間の
垣根，物理学者が生物学の領域に踏み入れることに対して
の“正統派”生物学・医学系学者からの偏見などが国内で
のバリアとして記載されているが，清水の著書では和田プ
ロジェクトには全く触れず，むしろ，国際チームに参加し
た日本国内のチームの組織間での連携の欠如，少し極論す
ればチームリーダーの出身母体の学閥のきしみが聞こえて
くるあたりが興味深い。
本論文では，これらの著書等において，それぞれの立場
で断片的にしか記載されていない技術的な側面に着目し，
特に DNAシーケンサーの開発史を詳述すると共に，その
とき，政治がどのように関与していったかについても言及
することを目的とする。
３．DNAの塩基配列解読の原理とその発明史
DNA塩基配列決定法には大きく分けて２通りある。一
つは1976年に開発されたマキサム－ギルバート法13)であ
り，もう一つはサンガー法である。フレデリック・サンガー
の研究史は配列決定の発明史と言っても過言でないであろ
う。1945年にジニトロフェニル法（DNP法）を 案し，1952
年にはインシュリンの全アミノ酸配列を決定し，更にイン
シュリンを構成する２本のペプチド鎖のジスルフィド結合
の位置を決めて1955年にはインシュリンの全化学構造を
明らかにし，1958年，タンパク質，特にインシュリンの構
造研究によってノーベル化学賞を受賞した。次にターゲッ
トとしたのは RNA（ribonucleic acid）の塩基配列であり
1965年にその方法を 案した。次なるターゲットは DNA
であった。現在，いわゆるサンガー法といわれている方法
に至るまでに，いくつかの方法を 案している。最初に
案した方法は1973年の４月に公表された14)。そして，1975
年には，いわゆる，プラス－マイナス法と呼ばれる方法を
開発し15)，この方法で1977年にはΦX174ファージの全塩
基配列（5375塩基対）を決定した16)。この解読に要した人
員は８名，約２年の期間を費やしている。更に，1977年に
は現在サンガー法として知られるジデオキシ法17)を 案し
た。このジデオキシ法により，プラス－マイナス法より速
くて正確に塩基配列を決定できるようになり，しかも一度
に複数の塩基配列を解読することが可能となり，大量処理
への道を開いた。1980年には核酸の塩基配列の解明の功績
でギルバート，サンガー共にノーベル化学賞を受賞した。
DNAの配列決定法としては，初めのうちは，サンガー法は
①特別の基質や酵素が必要であること，②反応条件の設定
が困難などの理由から，一般的な化学試薬のみを用いて行
なえるはマキサム－ギルバート法が多く用いられたが，次
第にサンガーのジデオキシ法にとって代わり，ヒトゲノム
プロジェクトで用いられた自動塩基配列解読機は全てこの
原理を用いたものである。
ジデオキシ法の原理は，DNAを鋳型とし，十数残基の短
い DNA断片をプライマーに用いることで，DNAポリメ
ラーゼが cDNAを合成する性質を用いている。基質として
４種の dNTP（NはA,T,G,C）と，2,3-ジデオキシヌクレ
オチド三リン酸（ddNTP）の存在下で DNA鎖の伸長反応
を行なうと，ddNTPが無作為に取り込まれることで反応
が停止し，共通の5’末端をもつ鎖長の異なる断片が生じる。
この断片をゲル電気泳動で分離することで塩基配列を決定
する。サンガーの 案した段階では，プライマーにはリン
の放射性同位元素 Pでラベルしたものを用いて DNA断
片の検出感度の向上をはかり，ゲル電気泳動はスラブゲル
（板状ゲル）を用いていた。
寺内かえで・田村倫子
238
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４．DNAシーケンサーの開発史
4-1 DNA配列解読の自動化への最初の構想
DNA塩基配列解読機（以下，DNAシーケンサー）の最
初の構想は，東京大学理学部物理学教室の和田昭允が1980
年に提唱した10)。和田自身の著作によれば，1979年頃，親
友であるセイコー電子工業（現・セイコーインスツル）の
社長，服部一郎氏が腕時計の自動生産ラインを見学させて
くれたところから DNA自動シーケンサーを着想した。和
田の構想は，科学技術庁の出資による科学技術振興調整費
によって運営される1981年度の国家プロジェクト「DNA
の抽出・解析・合成技術の開発に関する研究」として採用
された。なお，この和田プロジェクトは1989年に終了して
いる。
和田が公表した最初の自動 DNAシーケンサーは，マキ
サム－ギルバート法を自動化したものである。マキサム－
ギルバート法は，４種類の塩基に応じて選択的に特定の塩
基部位を切断する化学物質を用いる方法であり，一般的な
化学試薬のみで行なえる反面，反応手順が煩雑であり，か
つ，一度に解読できる塩基数がきわめて短いという短所を
有していた。和田の提案した自動 DNAシーケンサーは，こ
の煩雑な一連の化学反応を，コンピュータ制御された“マ
イクロ化学ロボット”に行なわせるというものである。し
かし，生化学系の最初の論文投稿先からは「（前略）専門家
の解析のレベルには達していない」という理由で却下さ
れ，装置の専門誌に投稿し直したところ18)「この論文は
DNAの塩基配列解読に必要な退屈な工程を自動化し，標
準化する機器を報告している。疑いもなくこれからの分子
生物学，遺伝学の研究に有用な役割を果たすものである
（後略）」というコメントと共に無修正で受理された10)。ここ
には“機械には熟練技術者の代わりはできない”として，
シーケンスの自動化そのものに懐疑的な“正統派”生物系
ジャーナルのスタンスがよく現われているといってよかろ
う。
この時点で提案された和田の自動シーケンサーは，煩雑
な化学反応処理工程をロボットに行なわせる，というもの
であり，放射性同位元素 Pで標識する点などは，従来法の
ままである。この装置は，セイコー電子工業株式会社に
よって実機として開発され，1984年１月12日号のNature
誌のプロダクトレビューに公表された19)。この紹介文の中
で，和田は既に，将来，30億塩基対からなるヒトゲノムが
解読される日が来ることを指摘している。
4-2 ４色蛍光標識法の発明
ヒトゲノムプロジェクトで活躍した DNAシーケンサー
の中では，いくつかの重要な要素技術がある。
まず，最初に発明されたのが４色蛍光標識法である。こ
の発明以前は，マキサム－ギルバード法においても，サン
ガーのジデオキシ法においても，電気泳動した DNA断片
を検出するために放射性同位元素 Pで標識している。
ここから先は，サンガーのジデオキシ法だけを対象にす
る。このジデオキシ法はサンガーによる開発当初から，プ
ライマー（オリゴヌクオチド）を放射性同位元素 Pで標識
してきた。１つの DNA鎖の塩基配列を調べるには，４つの
塩基アデニン ，シトシン ，グアニン ，チミン に対
応した，４つの2,3-ジデオキシヌクレオチド三リン酸
（ddATP，ddCTP，ddGTP，ddTTP）のいずれか一つだけ
を含んだ反応液を，それぞれの塩基について用意しなくて
はならない。すなわち，１つの DNA鎖の塩基配列を調べる
ために，４つの反応液と，４つの反応物を泳動する４つの
レーンが必要となる。そこで，まず，１つの DNA鎖の塩基
配列を調べるのに４つの反応は行なうが，１つのレーンだ
けあればよいという，大量解読への一つの前進を可能にす
る技術が発明された。それは，放射性同位元素 Pの代わり
に，蛍光物質で標識をするというものである。この際，A，
T，G，C，４つの塩基に対応させて，４つの異なる色で光
る蛍光物質標識しておけば，４つの反応液を反応後に混合
して１つのレーンで電気泳動しても，４つの塩基がそれぞ
れ判別できるというものである。この方法は，①放射性同
位元素を使用しなくてよい点で安全性において優れてお
り，②前述したように４つの異なる蛍光色素を使用すれば
電気泳動ゲルを効率よく使用できる。すなわち，従来の４
倍の塩基配列が一度の電気泳動で決定できるようになった
（図１参照）。この４色蛍光標識法についてはアメリカのベ
ンチャー企業であるアプライド・バイオシステムズ社
（ABI）により最初に 案されたとされることが多い。しか
し，この４色蛍光標識法については，もう少し複雑な流れ
があることについて触れたい。
前期の和田プロジェクトが開始された当初から，和田研
究室の出身者であり，既に埼玉大学の助教授であった伏見
譲はプロジェクトへの参加を求められた。このプロジェク
トでの伏見の担当は DNAの読みとり部分であった。岸氏
の著書８)によれば，1981年２月28日の伏見のノートに，標
識物質として放射性同位元素の代わりに蛍光色素を用いる
アイデアが記載されている。伏見はこのアイデアを大学院
生の研究テーマとして与え，さらに発展させた。そして，
1982年10月に開催された日本生物物理学会で，「DNAの
蛍光標識と実時間蛍光検出ゲル電気泳動法の開発」とし
て，10月14日に発表した。この発表では，前著８)によれば，
放射性同位元素を用いないメリットに加え，多色標識がで
きれば１本の分析チャネルに多くの情報がのせられること
が含まれている。ただし，この発表内容は国際誌には発表
ヒトゲノムプロジェクト
239
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はされなかった。1983年４月９日に，伏見らはこの４色蛍
光色素法のアイデアを，日本の特許庁への特許出願，「蛍光
標識による DNAの分析方法」という発明の名称で世に出
した。この出願日は，特許法30条に規定されている“新規
性喪失の例外”の適用を受けるための期限により必然的に
決まった。しかしながら，出願公開される前の1984年１月
に出願は取り下げられた。出願取り下げの理由は，和田の
著書10)によればプロジェクトの支援先である科学技術庁か
ら「国家予算で開発した研究成果を特許で独占した前例は
ない」と阻止されたからである。文部科学省自体が，大学
での研究成果も，学会や論文発表前に特許出願をすること
を勧めている現在とは全く社会背景が異なっていた。そし
て，このころ，日本以外にも同様な研究を行なっているグ
ループがあった。カリフォルニア工科大学のフッドらのグ
ループは，ちょうど伏見の特許出願が取り下げられた頃に
あたる1984年１月16日に一番基本となる特許出願を米国
特許庁に出願している。この出願には，４色蛍光標識法が
クレームされており，継続出願（continuation）という米国
特有の制度を利用して改良を重ねたものが，1990年10月
15日出願のUS5171534“Automated DNA sequencing
technique”として1992年12月15日に登録されている。発
明者には，アプライド・バイオシステムズ社（ABI）のマイ
ケル・ハンカピラーももちろん含まれている。この特許の
内容は論文としても公表されており20)，1985年12月30日
に receivedとなっている。この論文の前段階として，４色
ということには触れていないけれど，プライマーを標識す
るのに放射性同位元素ではなく蛍光色素を用いるアイデア
が1984年12月12日に receivedの論文に同グループから
公表されている21)。ここで公表されたプライマーを標識す
る方法は，ダイ－プライマー法（dye-primer method）とよ
ばれるようになる。同じ頃，デュポン社のグループも４色
蛍光標識法を論文に公表しているが22)，この論文で記載さ
れている標識の対象は，４つの塩基に対応するそれぞれの
ターミネーターである。このように，2,3-ジデオキシヌクレ
オチド三リン酸（ddATP，ddCTP，ddGTP，ddTTP），す
なわちターミネーターを標識する方法は，ダイ－ターミ
ネーター法（dye-terminator method）とよばれる。この方
法によれば，４つの塩基についてそれぞれ反応液を用意し
て反応させる必要がなくなる。すなわち，反応液に，それ
ぞれの塩基に対応した異なる４つの蛍光物質で標識された
ターミネーターを含ませておけば，１回の反応で，全ての
塩基について標識することができ，当然，反応液も一つだ
から電気泳動レーンも１つで足りる。すなわち，反応容器
の数がダイ－プライマー法の４分の１でよいことになる。
これですっかり日本の和田プロジェクトで生まれたアイ
デアは葬り去られた。和田プロジェクトに参加していた株
式会社日立製作所・基礎研究所に所属する神原秀記はカル
フォルニア工科大学グループの技術20)の色素体を改良する
ことにより特許を取得している23)。しかし，これはもはや
ABIのマイケル・ハンカピラーらの発明の改良に過ぎな
かった。
4-3 ヒトゲノムの完全解読の動き
上記のように DNA解読技術が進んできた中で，ヒトゲ
ノムを完全解読するということについて，一つの影響力の
ある論文が1986年３月の Science誌に掲載された24)。ガン
ウイルスの研究で1975年にノーベル生理医学賞を受賞し
たダルベッコが，ガンの本当の撲滅のためにはヒトの全遺
伝子情報を読むことが必要だ，という主張をした。こうし
たことが引き金になって，1987年には米国エネルギー省
（DOE）がヒトゲノムプロジェクトの予算を獲得し，1988年
には米国立衛生研究所（NIH）がヒトゲノム研究所を設立
し，ワトソンを初代所長としている。ヒトゲノム解読とい
うのが科学の世界だけのことでなく，政治の舞台にも上
がってきた。このような1987年に，和田25)や，ハンカピ
ラー26)らは，自動化された DNAシーケンシングについて
それぞれ論文を発表している。30億塩基対を解読すること
が，現実の話題として採りあげられるようになり，如何に
速く正確にそして経済的に読むか，ということが科学専門
誌に掲載されることに一つの時代の始まりを感じさせる。
和田は，この論文で，１塩基を読むのに必要なコストを試
算しており，ハンカピラーらは，ヒトゲノムを解読するに
際してのタイムテーブルを提示している。なお，日本は，
1988年に設立されたヒトゲノム国際機構（HUGO：
Human Genome Organization）に，松原謙一を代表とし
て参加した。その後，日本，米国共に，科学者と政治を巻
き込んだ一つの大きな動きとなっていくが，本論文ではこ
のことについては触れない。
4-4 ダイ－プライマー法からダイ－ターミネーター法へ
シーケンスに用いられる酵素は，大腸菌の DNAポリメ
ラーゼ IIIのエキソヌクレアーゼ活性をプロテアーゼで取
り除いたクレノー（Klenow）フラグメントであった。その
後，化学修飾した T 7ポリメラーゼ，シーケネース27)（Se-
quenase）が主として用いられるようになった。ABIジャパ
ンによれば，ABIでは，1986年からシーケンス試薬として
ダイ－プライマー法を用いた製品を販売し，ダイ－ターミ
ネーター法を用いた製品は1990年から販売している。
そして，1985年にシータス社のキャリーマリスによって
案された PCR（polymerase chain reaction）法28)は，耐
熱性細菌 Thermus aquaticus由来の DNAポリメラーゼに
より改良29)され1987年頃から本格的に実用化された。これ
240
寺内かえで・田村倫子
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が DNAシーケンシングに適用され30)，サイクルシーケン
ス法が開発された。ABIジャパンによれば，ABIはサイク
ルシーケンス法に用いる試薬として，ダイ－プライマーの
試薬とダイ－ターミネーターの試薬を1991年に同時に発
表している。しかし，この段階では，まだ，ほとんどがダ
イ－プライマー法を使用していた。これは，ダイ－プライ
マー法の方が，長い塩基配列を読むのに適している，とい
うことによるものである。従って，前述したように大量処
理という観点から利点を有するダイ－ターミネーター法は
ほとんど使用されていなかった。
ダイ－プライマー法からダイ－ターミネーター法へと利
用比率が変わったのは，ABIジャパンによれば1995年の
ことである。この年，ABIはサイクルシーケンス法におい
て至適化された酵素を開発した。これは，ヌクレアーゼ活
性を無くし，正確さや伸長性を向上させた変異酵素であり，
FS（Fluorescence Sequence），正式にはAmpliTaq DNA
Polymerase,FSと呼ばれる製品名で発表された31),32),33)。こ
の指摘化された酵素は，ダイ－ターミネーター法でも 一
なシグナルを可能にし，長い塩基配列を読むのを可能にし
た。ここで，注意しておきたいことは，AmpliTaqはロッ
シュ社（Roche Molecular Systems,Inc.）の登録商標であ
る，すなわち，ロッシュ社の特許のライセンス許諾を受け，
それをさらに改良している点である。DNAシーケンサー
を装置だけでなく，酵素や色素などの試薬まで含めて，
トータルシステムとして開発していこうというABIの戦
略が見て取れる。この酵素の改良により，ダイ－ターミ
ネーター法が主流となる。
4-5 マルチキャピラリー電気泳動法の適用
ヒトゲノムを全て解読するためには，さらにスループッ
トを上げる必要があった。そのために，４色蛍光色素法の
他に採用されたのが，マルチキャピラリーDNA電気泳動
の技術である。マルチキャピラリー電気泳動の技術が完成
されるまでの過程は何段階かに分けることができる。すな
わち，①電気泳動に使用するゲルを，平板ゲル（スラブゲ
ル）からキャピラリーへと変更する段階，②キャピラリー
を１本から多数本用いるマルチ化する段階，③キャピラ
リーのガラス壁に由来する乱反射が測定を妨害するという
問題点を，シースフロー法によって解決する段階である。
スラブゲル電気泳動は平板ガラスの間にゲルを作成して
電気泳動を行う。電気泳動の速度を上げるためにゲルの厚
さを薄くして高電圧をかけると熱が発生するため，印加で
きる電圧には限度があった。そこで新しく採り入れられた
技術がキャピラリー電気泳動である34)。これは通常，内径が
50 ，長さが30㎝程度のキャピラリーを用いたものであ
る。キャピラリーは熱の放散に優れているため，より高い
電圧をかけることができる。分離の速度はスラブゲル電気
泳動の約10倍に向上した。また，DNAの最小検出量は測
定領域内の DNA濃度と体積に依存しており，微量の試料
を有効に検出するには DNAバンドの体積が小さいキャピ
ラリー電気泳動が適していた。同じく1990年にはキャピラ
リー電気泳動を利用した DNAシーケンシングが別のグ
ループからも報告されている35)。和田プロジェクトの一員
であった，日立製作所の神原秀記は，和田プロジェクトが
終了した1989年以降も社内で電気泳動装置の研究開発を
継続した。1991年9月には，試料の濃度を濃縮する機能を
備えたキャピラリー電気泳動装置で特許を取得している36)。
解読の速度をさらに上げるためには，多数の試料を同時
に処理することが必要である。これは，１回の電気泳動で
扱うキャピラリーの本数を１本ではなく，複数本用いる
キャピラリーのマルチ化によって解決することができる
（図２参照）。
キャピラリーを用いた電気泳動の技術そのものは1980
年代初期から開発されていたが，DNAシーケンサーに
キャピラリー電気泳動を用いるためには，一つの技術的ブ
レークスルーが必要であった。試料は蛍光標識されてお
り，そこに光を照射して発光する蛍光を検出するため，ゲ
ルの多孔質の構造とキャピラリーのガラス壁に由来する乱
反射が測定を妨害するという問題点があった。この問題を
解決するために，リチャード・マティスらは共焦点法によ
る蛍光検出系を開発し37)，1992年にNature誌のプロダク
トレビューに紹介している38)。一方，日立製作所の神原秀記
はシースフロー（sheath flow）法とよばれる方法を利用し
た装置を開発し39)，1993年にNature誌のプロダクトレ
ビューに紹介している40)。また，カナダ・アルバータ大学の
ドヴィッチらも独立にシースフロー法を利用した装置を開
発している41)。ABIが開発した DNAシーケンサーPRISM
3700には，日立製作所とアルバータ大学のシースフロー技
術が採用された。それは，試料がキャピラリーから流れで
241
ヒトゲノムプロジェクト
図１ ４色蛍光標識法の利点
（2001年武田賞生命系応用分野選 理由44)から転載）
-
る瞬間に蛍光を測定するという方法である。シースフロー
セルの中にキャピラリーの先端を導入し，外から加える水
流によって試料の流れを絞り込み，そこに横から直接レー
ザーを当てて蛍光を測定する（図３参照）。シースフロー法
自体は，1988年にドヴィッチらがアミノ酸分析でそのアイ
デアを発表している42)。そして，シースフローのアイデアを
DNAシーケンシングに適用した論文が1990年にド
ヴィッチらにより発表された43)。
4-6 DNAシーケンサー開発の覇者
このような技術開発と共に，1983年にABIの最高経営
責任者に就任したハンカピラーは，1993年にABIがパー
キン・エルマー社に買収されると，同社のABI事業部門の
DNAシーケンサー開発の責任者となる。ハンカピラーは，
マルチキャピラリー電気泳動，蛍光色素化学，試料自動交
換システム，それに，日立製作所とのライセンス契約，ア
ルバータ大学からライセンス取得によりシースフロー検出
系を組合せた高性能DNAシーケンサー，ABI PRISM
3700を1997年に完成し，1998年１月に市場に出荷した。
ABI PRISM 3700は96本のキャピラリーを備え，解読の
正確度は98.5％，標準的なランタイム（ウォームアップと
泳動時間）は３時間，１日当たりのラン回数は８ラン，１
日当たりの解読塩基数は399塩基対，ランニングコスト（電
気泳動コストとシーケンシング反応コストを合わせたも
の）は１塩基当たり0.23円という仕様が公表されてい
る45)。しかも自動化により，24時間のフル稼働が可能と
なったため，人手は１日に15分しかかからず，労働力は，こ
れまでのシーケンサーに比べて10％にまで低減した44)。こ
の，ABI PRISM 3700はヒトゲノムプロジェクトにおいて
大いに活躍することになる。この DNAシーケンサーの開
発の功績により，マイケル・ハンカピラーは，2001年に財
団法人・武田計測先端知財団は生命系応用分野で武田賞を
受賞している46)。本論文では採りあげなかったが，ヒトゲノ
ム計画のもう一人の革命者クレイグ・ベンターも同時にこ
の賞を受賞している。
５．DNAシーケンサー開発における日本と米国の比較
上述の開発史で明らかにしたように，DNAシーケン
サーの開発に先鞭を付けたのは日本であった。４色標識蛍
光法の基本特許を取得する可能性を自ら放棄したのは日本
の政治および行政が特許というものの重要さを認識してい
なかったためである。米国では，1980年にバイドール法
（the Bayh-Dole act）が制定され，政府の資金援助を受け
て大学が開発に成功した知的財産の権利を，政府だけでな
く大学にも帰属させることができるようになった。これに
よって，大学は企業などにライセンス供与することができ
るようになった。日本では，前述したように，伏見らの出
願した特許は，1984年１月に「国家予算で開発した研究成
果を特許で独占した前例はない」という科学技術庁からの
通告で取り下げを余儀なくされている。日本でいわゆる日
本版バイドール法，産学活力再生特別措置法が施行された
のは1999年10月１日のことである。
日本の敗北については，和田プロジェクトの代表者であ
る和田10),17)や，『ゲノム敗北』著者８)によって分析がなされ
ている。この中で最も興味深いのは，2004年５月26日に開
催された衆議院の文部科学委員会48)に，2002年にノーベル
物理学賞を受賞した小柴昌俊と，和田が参 人として，当
時自民党議員だった加藤紘一からの求めで出席したときの
和田および小柴の発言である。和田は著書10)の中で，このと
きの内容を箇条書きにまとめているので，項目に簡単な注
釈を加えて列挙する。①我が国のハイテクの優位をフルに
242
寺内かえで・田村倫子
図２ キャピラリーのマルチ化
（2001年武田賞生命系応用分野選 理由44)から転載）
図３ シースフロー法の説明図
（2001年武田賞生命系応用分野選 理由44)から転載）
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使って，世界の先頭を切ろうという戦略については一致し
ているとした上で，②国家予算の投資メカニズムの相違
（小柴プロジェクト：文部省，和田プロジェクト：科学技
術庁），③研究者の後進性（物理学者と当時の生命研究者の
気質の相違），④協力企業の姿勢の違い（小柴プロジェクト
における浜松ホトニクス株式会社の晝馬輝夫社長の大きな
貢献），⑤先見性の欠如と産業化への抵抗（純粋科学であっ
た小柴プロジェクトへの理解に対し，遺伝子情報の大量解
読に学問的な意義を認識できなかった日本の科学界，そし
て成果が産業機器に結びつくことへの偏見），⑥日本に先
を越されるというアメリカの危機感と，日本の反対派研究
者が“米国を挑発すべきでない”という立場に立ったこと，
について相違していたことを挙げている。
一方，企業における開発競争でも，日本は米国に負けた
と言わざるを得ない。前述したように，日立製作所はマル
チキャピラリーとシースフロー方式を組み合わせた電気泳
動の装置面では世界のトップを走っていた。だからこそ，
パーキン・エルマー社はその技術を自社製品にどうしても
取り入れたくてライセンス交渉に踏み切ったのである８)。
1998年２月の両社の業務提携では，“両社は，日立の機器製
造技術とパーキン・エルマーの試薬技術を組み合わせ，全
自動で高速に遺伝子解析するマルチキャピラリーアレー形
シーケンサーを開発する，同時に，遺伝子解読装置ですで
に世界市場の約８割をしめる，パーキン・エルマーのABI
部門が製造開発と販売で協力する”というクロスライセン
ス契約が結ばれた。しかし，現実には，1998年１月に市場
に出荷されたABI PRISM 3700はパーキン・エルマー
（ABI）の登録商標を冠したABIの製品として広く世界中
に知られるに至った。2007年10月現在，DNAシーケン
サーにおける日立製作所の姿は，ABIジャパンの製品紹介
中の最後の注意書きに“The Applied Biosystems 3730
DNA Analyzer includes patented technology licensed
from Hitachi, Ltd. as part of a strategic partnership
between Applied Biosystems and Hitachi,Ltd.,as well as
patented technology of Applied Biosystems.”と記載され
ているのに留まる49)。装置については特許対策に抜かりの
なかった日立製作所がなぜ，ここまで影が薄くなってし
まったのか。このことについて和田は，“日立はハードウエ
アとしてのシーケンサーには興味を持っていたが，ABIが
持っている試薬の技術がなかった”ことを指摘し，“今やバ
イオ分析機器メーカーはハードだけを作っていては足り
ず，ハード，ソフト，そしてウエット（試薬）まで含めて
「ワンパッケージ」のシステムとしてこそ付加価値を生む，
これが市場制覇の必要条件”と述べている10)。この和田の提
言には筆者も同意する。この提言は，1990年代前半から半
導体製造装置はプロセス（いわゆるノウハウ）まで含めて
商品となっていたこと，半導体メモリーも利用方法まで提
示することが市場において主導権を握るために必要である
ことが指摘されていることと50)，と相通ずるものである。
さらに，筆者は，日本の学会，産業界に欠けるものとし
て，“この技術がこれからの社会で世界に通用する切り札
になる”という，大局的な見地からの方向付けが出来る機
関あるいは人物がきわめて少ないことを挙げたい。そのよ
うな意味で，規模的にもゲノムプロジェクトとは異なった
が，小柴プロジェクトを支えた浜松ホトニクスの晝馬輝夫
社長の先見性を明記したい。筆者の一人が浜松ホトニクス
に勤務していた頃，晝馬社長は小柴先生から請け負った巨
大光電子増倍管について，“開発コストを えると全く儲
けにならない仕事だ”と語っていたが，“うちにしかできな
い技術を持つ”という晝馬社長の信念がこの小柴プロジェ
クトを支援することにつながったものと思われる。
また，大局的なものの見方が出来る人材，先見性をもっ
た人材を育てるためには，政治家や財界人などに多い文化
系出身者にも教養としての科学技術リテラシーを向上させ
る必要があること，一方，技術者にも“木を見て森を見ず”
的な視野ではなく，科学技術もまた社会背景の中で発展し
ていることを自覚して幅広い教養を養っていくことの必要
性を強調したい。
６．結語
本論文では，ヒトゲノムプロジェクト発足当時の予想よ
り大幅にゲノム配列の解読時期を早めた技術の一つである
DNAシーケンサーに的絞って述べた。ゲノム配列解読技
術はその後も更に進歩を続け，2007年10月現在のABIの
ホームページ45)によれば，最速のモデルApplied Biosys-
tems 3730xlでは1,613キロ塩基対を１日に解読すること
ができ，経済的にも，１塩基対解読あたり0.09円にまで削
減されていることが紹介されている。人間のゲノムは約30
億塩基対であるから，単純に計算すると１台のシーケン
サーをフルに稼働させれば，２億７千万円，５年35日で１
人の全ゲノムを解読することができることになる。もは
や，国際的あるいは国家プロジェクトでなくとも人間一人
のゲノムを解読することが可能となったことを示してい
る。2003年５月，米NIHの傘下の国立ヒトゲノム研究所
(NHGRI)は，10年後の2013年には１人のゲノムを1000
ドル以下で解読する「1000ドルゲノム」を目標に掲げた51)。
この目標に向けて，さらに新しいコンセプトによる DNA
シーケンサーが開発されつつある51)。2000年にヒトゲノム
のドラフト解読が終了し，2003年には完全解読が終了し
た。しかし，ゲノム配列という「生命の書」を手にしてみ
ると，解明された謎もあるが，解明されたよりさらに多く
の生命の神秘が明らかになった。つまり，ゲノムの塩基配
243
ヒトゲノムプロジェクト
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列だけでは何もわからない，ということが周知された。し
かし「量は質を変える」というのは過去の歴史が教えてく
れるところである。１人分のゲノムが現在の為替レートに
おいて十数万円程度で解読できるようになったとき，一般
人も少し高価な買い物をするのと同じ感覚で自分のゲノム
情報を買うようになるかもしれない。あるいは，筆者はそ
ういうことは望まないが，IDとして登録が義務づけられる
かもしれない。多くのヒトゲノムの情報が蓄積すれば，医
学ばかりではなく，人生観そのものにも影響を与えるよう
になるものと えられる。私たちは，単に技術の進歩を驚
きを持って眺めているだけでなく，もっと“人としてどう
生きるか”ということについて えていかなければならな
いときにきているのではないかと える。
文 献
１）A.L.McGuire,M.K.Cho,S.E.McGuire& T.Caul-
field, “The future of personal genomics”, Science,
317,1687(2007)
２）Levy S.et al.,“The diploid genome sequence of an
individual human”,PloS Biology, 5,0001-0032(2007)
３）R.クックディンガー『ジーン ウォーズ』（ゲノム計
画をめぐる熱い闘い） 化学同人(1996，原書1994)
４）D.ケイブルス＆L.フード『ヒト遺伝子の聖杯』（ゲノ
ム計画の政治学と社会学） アグネ承風社(1997，原書
1992)
５）J.ワトソン＆A.ベリー『ＤＮＡ』 講談社(2003，原
書2003)
６）K.デイヴィーズ『ゲノムを支配する者は誰か』（クレ
イグ・ベンターとヒトゲノム解読競争） 日本経済出
版社（2001，原書2001）
７）J.シュリーヴ『ザ・ゲノム・ビジネス』（DNAを金に
変えた男たち） 角川書店(2004，原書2004)
８）岸宣仁『ゲノム敗北』（知財立国日本が危ない ） ダ
イヤモンド社(2004)
９）松原謙一＆中村桂子『ゲノムを読む』（人間を知るため
に） 紀伊國屋書店(1996)
10）和田昭允『物理学は越境する』（ゲノムへの道） 岩波
書店(2005)
11）清水信義『ヒト「ゲノム」計画の虚と実』 ビジネス
社(2000)
12）Y.Ito,“Science lessons”Nature, 433,107-108(2005)
13）A.M.Maxam & W.Gilbert, “A new method for
sequencing DNA”,Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 74,
560-564(1977)
14）F.Sanger, J.E.Donelson, A.R.Coulson, H.Kossel,
& D.Fischer,“Use of DNA polymerase I primed by
a synthetic oligonucleotide to determine a nucleotide
sequence in phage f1DNA”,Proc. Natl. Acad. Sci.
USA, 70,1209-1213(1973)
15）F.Sanger & A.R.Coulson, “A rapid method for
determining sequences in DNA by primed synthesis
with DNA polymerase”, J.Mol. Biol., 94, 441-448
(1975)
16）F.Sanger,G.M.Air,B.G.Barrell,N.L.Brown,A.
R.Coulson, J.C.Fiddes, C.A.Hutchison III, P.M.
Slocombe & M.Smith, “Nucleotide sequence of
bacteriophageΦX174”,Nature, 265,687-695(1977)
17）F.Sanger, S.Nicklen, & A.R.Coulson, “DNA se-
quencing with chain-terminating inhibitors”, Proc.
Natl. Acad. Sci. USA, 74,5463-5467(1977)
18）A.Wada, M.Yamamoto & E.Soeda, “Automatic
DNA sequencer: Computer-programmed micro-
chemical manipulator for the Maxam-Gilbert se-
quencing method”,Rev. Sci. Instrum., 54,1569-1572
(1983)
19）A.Wada, “Automatic DNA sequencing”, Nature,
307,193(1984)
20）L.M.Smith, J.Z.Sanders, R.J.Kaiser, P.Hughes,
C.Dodd,C.R.Connell,C.Heiner,S.B.Kent,& L.E.
Hood, “Fluorescence detection in automated DNA
sequence analysis”,Nature, 321,674-679(1986)
21）L.M.Smith,S.Fung,M.W.Hunkapiller,T.J.Hun-
kapiller & L.E.Hood, “The synthesis of oligonu-
cleotides containing an aliphatic amino group at the
5’terminus:synthesis of fluorescent DNA primers
for use in DNA sequence analysis”,Nucleic Acids
Res., 13,2399-2412(1985)
22）J.M.Prober,G.L.Trainor,R.J.Dam,F.W.Hobbs,
C.W.Robertson, R.J.Zagursky, A.J.Cocuzza, M.
A.Jensen,K.Baumeister,“A system for rapid DNA
sequencing with fluorescent chain-terminating
dideoxynucleotides”,Science, 238,336-341(1987)
23）特許公報 第259425号，出願日1987年1月23日，特
許権者：株式会社日立製作所
24）R.Dulbecco, “A turning point in cancer research:
Sequencing the human genome”, Science, 231,
1055-1056(1986)
25）A.Wada,“Automated high-speed DNA sequencing”,
Nature, 325,771-772(1987)
26）L.E.Hood, M.W.Hunkapiller, L.M.Smith,
“Automated DNA sequencing and analysis of the
human genome”,Genomics, 1,201-212(1987)
244
寺内かえで・田村倫子
-
27）S.Tobor & C.Richardson,“DNA sequence analysis
with a modified bacteriophage T7 DNA polymer-
ase”, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 84, 4767-4771
(1987)
28）R.K.Saiki,S.Scharf,F.Faloona,K.B.Mullis,G.T.
Horn, H.A.Erlich & N.Arnheim, “Enzymatic
amplification of beta-globin genomic sequences and
restriction site analysis for diagnosis of sickle cell
anemia”,Science, 230,1350-4(1985)
29）R.K.Saiki,D.H.Gelfand,S.Stoffel,S.J.Scharf,R.
Higuchi, G.T.Horn, K.B.Mullis & H.A.Erlich
“Primer-directed enzymatic amplification of DNA
with a thermostable DNA polymerase”,Science,239,
487-91(1988)
30）米国特許，US5075216(出願日1988年9月23日)，特許
権者：シータス社
31）http://www.appliedbiosystems.com,ダウンロードマ
ニュアルAutomated DNA Sequencing, Chemistry
Guide, Part Number 4305080B(2000)から Introduc-
tion I-5
32）S.Tabor,C.C.Richardson,“DNA sequence analysis
with a modified bacteriophage T 7DNA polymer-
ase.Effect of pyrophosphorolysis and metal ions”,J.
Biol. Chem., 265,8322-8328(1990)
33）S.Tabor,C.C.Richardson,“A single residue in DNA
polymerases of the Escherichia coli DNA polymer-
ase I family is critical for distinguishing between
deoxy-and dideoxyribonucleotides”, Proc. Natl.
Acad. Sci. USA, 92,6339-6343(1995)
34）H.Drossman, J.A.Luckey, A.J.Kostichka, J.
D’Cunha,& L.M.Smith,“High-speed separation of
DNA sequencing reactions by capillary electrophor-
esis”,Anal. Chem. 62,900-903(1990)
35）H.Swerdlow, R.Gesteland, “Capillary gel electro-
phoresis for rapid,high resolution DNA sequencing”,
Nucleic Acids Res., 18,1415-1419(1990)
36）特許公報 特許第3075602号，出願日1991年9月12
日，特許権者：株式会社日立製作所
37）X.Huang,M.A.Quesada,& R.A.Mathies, “Capil-
lary Array Electrophoresis Using Laser-induced
Confocal Fluorescence Detection”,Anal. Chem. 64,
967-972(1992)
38）X.Huang & R.A.Mathies,“Capillary array electro-
phoresis:an approach to high-speed,high-throughput
DNA sequencing”,Nature, 359,167-169(1992)
39）特許公報，第2776208号，優先日1992年9月10日，特
許権者：株式会社日立製作所
40）H.Kambara,& S.Takahashi,“Multiple-sheath flow
capillary array DNA analyzer”,Nature 361,565-566
(1993)
41）米国特許，US5439578（出願日1993年6月3日），特許
権者：アルバータ大学
42）Y.F.Cheng & N.J.Dovichi, “Subattomole amino
acid analysis by capillary zone electrophoresis and
laser-induced fluorescence”, Science, 242, 562-564
(1988)
43）H.Swerdlow, S.L.Wu, H. Harke, N.J.Dovichi,
“Capillary gel electrophoresis for DNA sequencing.
Laser-induced fluorescence detection with the sheath
flow cuvette”,J.Chromatography, 516,61-67(1990)
44）http://www.takeda-foundation.jp/award/takeda/
2001/fact/021.html，武田計測先端知財団，2001年武
田賞生命系応用分野，選 理由
45）http://www.appliedbiosystems.co.jp/website/3730
catchuptool/index.htm
46）http://www.takeda-foundation.jp/award/takeda/
index2001.html，武田計測先端知財団，2001年武田賞
生命系応用分野
47）和田昭允，“なぜ米国に逆転されたのか”，日経ビズ
テック，2005年3月20日号
48）http://www.shugiin.go.jp/itdb kaigiroku.nsf/html/
kaigiroku/009615920040526022.htm，第159回国会・文
部科学委員会・第22号（2004年5月26日）議事録
49）http://www.appliedbiosystems.co.jp/website/jp/
product/modelpage.jsp?MODELCD＝55390
50）寺内衛，“「ソフトウエアによる DRAM 支配」－DRAM
価格トレンドに関する一 察－”，政経研究，第73号
73-80(1999)
51）佐原加奈子，“米国で着々と進む DNAシーケンス解析
のコストダウン”，日経バイオビジネス，2005年10月
号
245
ヒトゲノムプロジェクト
