1960年の生理学・医学のノーベル賞 — バーネットとメダワー、免疫システムが自己を学習する
この記事で学ぶこと
メルボルンのバーネットが、**「免疫システムは、その発達の過程で自己と非自己を学習する」**という理論を提唱し、英国のメダワーがマウスの胎児実験によってこの理論を実証し、これらの2つの発見が、現代の臓器移植の理論的基盤となったことを理解します。
常識とは異なる物語 — 免疫は最初から完璧ではない
私たちは、免疫システムを**「生まれつき自分の体を認識し、外部からの侵入者を攻撃するシステム」**であると考えることが多いです。これは、完全に発達した免疫システムの機能だけを見ていると自然な結論ですが、根本的な疑問を回避しています。免疫システムは、最初からどのようにして自己と非自己を正確に区別できるのでしょうか？
バーネットの洞察が、この疑問に対する答えを与えました。**免疫システムは、生まれつき自己と非自己を知っているわけではありません。**代わりに、発達の過程で、**自身の体のさまざまな組織に触れることによって「学習」し、**それ以外のものを非自己として分類する能力を獲得します。言い換えれば、免疫システムの自己と非自己を区別する能力は、生まれつきのものではなく、学習によって獲得されるのです。
この理論がなぜこれほど重要なのでしょうか？**この理論が正しいのであれば、免疫システムに特定の異物を学習期間中に自己として認識させることは、理論的には可能です。**そして、それが可能であれば、臓器移植における免疫拒絶反応を回避する方法も理論的には存在するでしょう。この含意こそが、この賞の臨床的な意義を決定づけます。
メダワーによるこの理論をマウス実験で実証したことは、非常に重要でした。彼は、特定の系統の細胞を胎児期に投与されたマウスは、成体になってからもその系統からの皮膚移植を拒絶しないことを明確に示しました。これは、獲得免疫寛容と呼ばれる現象です。バーネットの理論的な洞察とメダワーの実験的な実証の組み合わせが、それに続く半世紀にわたる移植医学の理論的枠組みを完成させました。
コンピュータサイエンスの言葉で言えば、この理論は**「ホワイトリストを学習するシステム」**として表現できます。このシステムは、最初はホワイトリストに何も登録されていません。そして、**初期の学習期間（発達）**中に遭遇したものをホワイトリストに登録します。その後、ホワイトリストにないものはすべて、自動的に侵入者として分類されます。
当時の状況 — 地図が塗り替えられた年
1960年は、世界のいくつかの地域の政治地図が根本的に塗り替えられた年でした。
韓国の歴史においては、4月19日革命が起こりました。李承晩政権による3月15日の不正選挙に対する学生デモから始まり、最終的に李の辞任につながったこの出来事は、韓国の政治の流れを決定的に変えました。翌年に張邁（チャン・ミョン）政権が5月16日のクーデターによって打倒されたとはいえ、4月19日の精神は、その後の半世紀にわたる韓国の民主化運動の出発点となりました。
世界的には、17の国が今年独立しました。**「アフリカの年」**と呼ばれるこの年は、アフリカ大陸における新たな政治状況の始まりを告げました。5月には、米国のU-2偵察機がソ連領空で撃墜され、冷戦の緊張が高まりました。11月には、ケネディがニクソンとの接戦の末に米大統領選挙で勝利しました。ケネディ時代の始まりです。
ノーベル委員会が、アジア、アフリカ、ラテンアメリカの新しい国々が世界に登場する時期に、**「自己・非自己学習」**というテーマを選び、バーネットとメダワーに賞を授けたことは、象徴的です。新たな政治的実体がそのアイデンティティを確立しようとする中で、人間の免疫システムがどのように自身のアイデンティティを確立するかという発見が、同じタイミングでなされました。
バーネット — メルボルン、オーストラリアからの洞察
フランク・マクファーレン・バーネットは、オーストラリアのビクトリア州で生まれました。メルボルン大学で教育を受け、その後、ほとんどの時間を**ウォルター＆エリザ・ホール医学研究所（WEHI）**で過ごしました。彼は1944年から1965年までこの研究所を率い、オーストラリアの医学研究の国際的な地位を決定的に高めました。
彼の初期の研究は、インフルエンザ、黄熱病、Q熱を含むさまざまなウイルスに関するものでした。1940年代半ばに、彼の関心は免疫学に移りました。当時、免疫学はさまざまな実験的な観察を蓄積していましたが、統合的な理論的枠組みを欠いていました。バーネットは、この枠組みを作り上げた主要な人物の一人でした。
彼の重要な理論は、次の2つの部分に要約できます。
獲得免疫寛容（1949年）： 免疫システムが自己と非自己を区別する能力は、生まれつき完璧ではなく、**発達中に遭遇する抗原を「学習」**することで獲得されます。なぜこの理論が重要なのでしょうか？もしこの理論が正しければ、**異なる系統の細胞をマウスの発達段階で注入すると、それらの細胞を自己として「学習」し、**成体になると、その系統からの組織を拒絶するはずがありません。これは検証可能な予測であり、メダワーは実験的にそれを実証しました。
クローン選択説（1957年）： 免疫システムは、すでにさまざまなリンパ球クローンを持っており、それぞれが異なる抗原特異性を持っています。そして、特定の抗原が侵入すると、その抗原に特異的なクローンだけが選択され、増殖します。この理論は、**抗体の多様性の遺伝的メカニズム（進藤晴男、1987年のノーベル賞）**の発見の理論的基盤となりました。
メダワー — 発達中の寛容の実証
ピーター・ブライアン・メダワーは、1915年にブラジルのリオデジャネイロで、レバノンの父と英国の母の間に生まれました。彼は幼少期に英国に移り、オックスフォード大学で教育を受け、その後、オックスフォード、バーミンガム、ユニバーシティ・カレッジ・ロンドンで研究を行いました。
彼の免疫学への関心の根源は、第二次世界大戦中の火傷患者にあります。バトル・オブ・ブリテンの戦闘機パイロットの火傷の治療（1941年の特集を参照）では、さまざまなドナーから皮膚を患者に移植する試みが行われ、これらの移植は常に拒絶されることが観察されました。これが、メダワーをこの拒絶反応の正確なメカニズムを解明することに関心を持たせました。
彼の重要な実験は1953年に実施されました。彼は、特定の系統（B）の細胞を、別の系統（A）のマウスの胎児に注入しました。これらのマウスが成長した後、系統Bからの皮膚を移植しました。**驚いたことに、これらのマウスは、系統Bからの皮膚を拒絶しませんでした。**彼らは、胎児期にB細胞を自己として学習したのです。
対照群（胎児期に細胞を注入されなかったA系統のマウス）では、系統Bからの皮膚は通常、拒絶されました。2つの実験グループの対比は、獲得免疫寛容の存在を明確に実証しました。
メダワーはまた、科学的なエッセイストとしても知られていました。個のユニークネスや溶解性芸術など、いくつかの人気のある書籍で、科学の本質や科学者の生涯に関する深い洞察を伝え、20世紀の科学的著作における主要な人物の一人です。
ホワイトリスト学習のためのCSフレームワーク
今、2人の理論をコンピュータサイエンスの言葉でまとめてみましょう。
セキュリティシステムのホワイトリスト： システムが信頼するユーザーまたはリクエストの事前に定義されたリスト。ホワイトリストに登録されている場合は許可され、そうでない場合はブロックされます。このアプローチの強みは、未知の脅威をデフォルトでブロックすることによって、新しいタイプの脅威から防御できることです。
免疫システムの自己・非自己認識は、まさにこの種のホワイトリストシステムです。自己組織のさまざまな特徴（主にMHC分子上に提示された自己ペプチド）がホワイトリストに登録されており、ホワイトリストにないものは非自己として分類され、攻撃されます。このアプローチにより、免疫システムは、これまで遭遇したことのない新しい病原体に対しても、それが自己として認識されない限り、攻撃することができます。
重要なのは、どのようにしてホワイトリストを学習するかということです。進化的なプログラマーが、各個人の体内のすべての自己タンパク質を明示的にリストアップすることは困難です。各人の遺伝子はわずかに異なり、発現するタンパク質も年齢とともに変化します。明示的なリストアップだけでは不十分であり、学習が必要です。
バーネットの理論は、この学習がネガティブセレクションによって達成されるというものです。発達中に、T細胞は胸腺で生成され、各T細胞はランダムに生成されたT細胞受容体を持っています。この過程で、**自己抗原に強く反応するT細胞は殺され、**自己抗原に反応しないT細胞だけが生き残ります。その結果、成体のT細胞は、自己抗原に反応しないように訓練されます。
この学習モデルのCSにおける対応物は、機械学習におけるコントラスト学習です。「これは自己である」という多くの例を見ることで、システムは非自己を区別することを学習します。この自己学習は、明示的なプログラミングよりもはるかに柔軟で堅牢です。
現代に続く遺産
バーネットとメダワーの理論が、今日の臨床医学に生き続けている方法はいくつかあります。
臓器移植： 免疫拒絶が自己・非自己認識の結果であるという理解から、この反応を抑制するためのさまざまなアプローチが開発されました。HLAマッチング（ドナーとレシピエントのMHCの組み合わせを最適化）、免疫抑制剤（1950年のコルチゾンを参照）、シクロスポリン（1972年に開発）など。今日、世界中で年間数十万件の臓器移植が行われており、これらのすべての手順は、この賞の理論的基盤に基づいています。
自己免疫疾患の理解： 獲得免疫寛容が失敗するとどうなるのでしょうか？免疫システムが自身の組織を攻撃します。これが、自己免疫疾患（1型糖尿病、関節リウマチ、多発性硬化症、全身性エリテマトーデスなど）の理論的枠組みです。特定の寛容学習の失敗がこれらの疾患の病因に関与しているという理解は、今日の治療の理論的根拠です。
免疫チェックポイント阻害剤によるがん免疫療法（ジェームズ・アリソンと本庶佑、2018年のノーベル賞）： 腫瘍細胞が通常の自己・非自己認識を回避するメカニズムをブロックし、免疫システムが腫瘍を攻撃できるようにするアプローチです。このアプローチの理論的基盤も、自己・非自己認識の理解から来ています。
なぜそれが重要なのか
バーネットとメダワーが残したものは、**「複雑なシステムの機能は、学習を通じて構築される」**という原則の基本的な例です。
それまで、免疫システムがどのようにして自己を認識するのかは謎でした。バーネットとメダワーは、**「学習」**によって、この謎を明確に答えました。この答えがこれほど強力だったのは、各個人に対して異なる自己を柔軟に認識するためのメカニズムを提供したからです。進化は、各個人の自己を事前に明示的に指定することはできませんが、学習能力によって、各個人が発達中に自身の自己を学習することができます。
この原理は、CSと生物学のさまざまな分野で繰り返されています。深層学習は、まさに人間が作り出した、このアプローチの再創造です。明示的なプログラミングの代わりに、サンプルデータから学習し、複雑なパターン認識能力を獲得します。深層学習の歴史は、人類が60年（1960〜2020年）で、30億年以上前に進化が発見した学習アプローチを再発見した歴史です。
もう一つの含意は、**「発達の臨界期」という概念です。免疫システムが自己を学習するのは、発達期間中だけであるという事実は、成体になってから学習することが困難であることを意味します。この特徴は、移植医学における大きな課題ですが、逆に、「発達期間中の介入は、成体になってからの介入よりもはるかに強力である」**という原理を提供します。発達生物学と遺伝子編集は現在、この原理を利用して開発されています。
ノーベルバッチ6はこれで終わりです。 1960年にバーネットとメダワーが発見したことは、20世紀の免疫学における大きな扉を開き、それに続く半世紀にわたる移植、自己免疫、がん免疫療法の軌跡は、この賞から生まれました。これは、単一の発見が、半世紀にわたって臨床医学の状況を変えたという、良い例です。
1960年 バーネットとメダワーのまとめ： バーネットは、獲得免疫寛容とクローン選択説を確立しました。メダワーは、マウスの胎児実験を通して、寛容の理論を実証しました。これらの2つの発見は、現代の臓器移植、自己免疫疾患の理解、がん免疫療法の理論的基盤となっています。
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