1977年の生理学・医学ノーベル賞 — ギルマン、シャリー、ヤロー：視床下部ホルモンとラジオイムノアッセイ
本記事で学ぶこと
下垂体が体の最高司令部であると思っているかもしれませんが、ギルマンとシャリーが、それの上にもう一つの司令部（視床下部）が存在することを発見したことを学びます。また、ピコグラム（10⁻¹² g）単位でホルモンを測定できるラジオイムノアッセイ（RIA）を開発したロザリン・ヤローについても学びます。この記事では、これらの3人の研究者の発見が、現代の Endocrinology（内分泌学）と臨床診断の基礎をどのように築いたかを説明します。
常識とは異なるストーリー — 最高司令部の上のもう一つの司令部
元のテキストは、下垂体ホルモンの背景を次のようにまとめています。
人間および他の高等動物の endocrine gland（内分泌腺）の中で、**下垂体（前葉）**ホルモンには、甲状腺刺激ホルモン（TSH）、副腎皮質刺激ホルモン（ACTH）、卵胞刺激ホルモン（FSH）、黄体形成ホルモン（LH）、プロラクチン（PRL）、成長ホルモン（GH）が含まれます。これらのほとんどは、その名前が示すように、私たちの体の中の他の内分泌腺でのホルモン合成を調節します。
つまり、下垂体は、体内のさまざまな他の内分泌腺（甲状腺、副腎、性腺など）を調節する最高司令部であると長い間理解されてきました。下垂体がシグナルを送ると、甲状腺はサイロキシンを生成し、副腎はコルチゾールを生成し、性腺は性ホルモンを生成します。
しかし、重要な未解決の疑問がありました。下垂体自体は誰が調節しているのか？ 下垂体は、いつでもランダムにホルモンを分泌するのではなく、体の状態（ストレス、成長段階、生殖サイクルなど）に応じて調節されています。下垂体に調節シグナルを送るのは誰なのか？
ギルマンとシャリーは、その答えを見つけました。元のテキストには次のように書かれています。
このように、ギルマンとシャリーは、内分泌系の最高司令部である視床下部にある神経分泌細胞によって生成される、ホルモン放出または放出阻害ホルモンを発見し、これらのホルモンが下垂体ホルモンの分泌を調節することを発見し、この業績によりノーベル賞を受賞しました。
4段階の階層：視床下部 → 下垂体 → 標的内分泌腺 → 標的組織。視床下部が下垂体の上にあるという発見が、このパラダイムの重要なポイントです。
コンピュータサイエンスの言葉で言えば、この発見は、階層構造における新しいレイヤーの発見を意味します。これは、以前はシステムの最上位にあると考えられていたコンポーネントの上に、別の調節コンポーネントが存在することを発見するようなものです。この種の発見は、システムの理解を根本的に変えます。
時代精神 — 大衆文化と技術消費における大きな変化
1977年は、大衆文化と技術消費における大きな変化の時代でした。
世界史においては、『スター・ウォーズ』が5月25日に公開され、映画業界に革命をもたらしたSF叙事詩です。6月には、Apple IIが発売され、パーソナルコンピューター（PC）の普及の始まりとなりました。8月16日には、エルビス・プレスリーが41歳で死去し、ロックンロール時代の象徴的な終焉となりました。1月には、コンコルド超音速旅客機が就航しました。4月には、スティーブ・ジョブズとウォズニアックがApple Computerを設立しました。
韓国の歴史においては、統一システム再建のための大統領選挙に備えて政治的統制が強化された時代でした。若者、学生、野党グループからの抵抗が激化しました。12月には、扶余にある百済武寧王陵に関連する遺物が国立博物館に移されました。
この時代に、ノーベル委員会は、内分泌調節システムの新しいレイヤーを認識しました。社会の階層構造が再編されている時期に、体の調節階層における新しいレイヤーが発見された年でした。
3人の受賞者 — ギルマン、シャリー、ヤロー
ロジャー・C・L・ギルマン（1924年〜）は、アメリカの生理学者（フランス出身）です。1953年にモントリオール大学で博士号を取得し、1953年から1970年までベイラー大学医学部で教授、1970年から1989年までソーク研究所で著名な教授、そして1990年以降カリフォルニア大学医学部で教授を務めました。
**アンドリュー・V・シャリー（1926年〜）は、アメリカの内分泌学者（ポーランド出身）です。1957年にマギル大学で博士号を取得し、1957年から1962年までベイラー大学医学部で教授を務め、その後、ニューオーリンズ退役軍人病院で内分泌およびポリペプチド研究室の責任者（1962年〜）**となりました。
ギルマンとシャリーは、非常に困難な視床下部ホルモンの抽出というタスクを独立して行いました。彼らは、何十万匹ものヒツジの脳から視床下部を取り出し、ごくわずかなホルモンを抽出するという、骨の折れる作業を行いました。2人はそれぞれの研究室で独立して研究を行い、互いに競争していました。後に、彼らはノーベル賞を共有しました。
**ロザリン・ヤロー（1921年〜）は、アメリカの物理学者でした。1945年にイリノイ大学で博士号を取得し、その後、ハンターカレッジで教授（1946〜1950）、そしてブロンクス退役軍人病院で放射性同位元素サービスの責任者（1950〜1970）**を務めました。
ヤローは、物理学のバックグラウンドを持つ女性という異色の組み合わせでした。彼女は、放射線物理学を医学に応用することに大きな貢献をしました。彼女が開発した**ラジオイムノアッセイ（RIA）**は、この賞の半分を占めています。
主要な発見1 — 視床下部放出ホルモン
ギルマンとシャリーによって特定された視床下部ホルモン：
- TRH（甲状腺刺激ホルモン放出ホルモン）: 視床下部から分泌され、下垂体のTSH分泌を刺激します。TRHは、わずか3つのアミノ酸で構成された非常に小さなペプチドです。この短い配列を決定するために、2人は独立して、何十万匹ものヒツジの脳からmg単位のTRHを抽出するというタスクを行いました。
- GnRH（性腺刺激ホルモン放出ホルモン）: 性腺刺激ホルモン（FSH、LH）の放出を調節します。
- GHIH（成長ホルモン抑制ホルモン）=ソマトスタチン: 成長ホルモンの分泌を抑制します。興味深いことに、一部の視床下部ホルモンは放出を促進し、他のホルモンは抑制するという、双方向の調節が行われます。
単純な短いペプチドが、体のホルモン状態全体を調節できるという発見は、大きな影響を与えました。元のテキストには次のように書かれています。
ギルマンとシャリーの発見は、内分泌学における画期的な業績であり、以前は内分泌系の最高司令部と考えられていた下垂体ホルモンの分泌が、視床下部の神経分泌細胞によって合成および分泌される放出または放出抑制ペプチドによって調節されることを明らかにしました。これにより、他の視床下部の放出または抑制ホルモンに関するさらなる研究が促進されました。その結果、現在までに7つの視床下部ホルモンが特定されており、今後もさらに発見されると予想されます。
β-エンドルフィンの発見 — 元のテキストには次のように書かれています。
TRHとGHIHを発見することに加えて、ギルマンは、下垂体が、痛みを和らげ、喜びと快適さをもたらす神経伝達物質であるβ-エンドルフィンを生成することを発見しました。この物質は、薬のケシに似た効果があり、また内因性のオピオイド様ペプチドとも呼ばれます。
体が独自のケシを生成するという発見は、大きな影響を与えました。これは、痛みの緩和、運動後の幸福感、および臨床麻酔の理解に決定的な影響を与えました。
主要な発見2 — ラジオイムノアッセイ（RIA）
ヤローの主要な発見である**ラジオイムノアッセイ（RIA）**は、非常に少量のホルモンを測定するための技術です。元のテキストには次のように書かれています。
RIAは、放射性標識されていないホルモンの量を変化させ、抗体に結合しない放射性標識されていないホルモンの量を測定することで、標準曲線を作成し、抗体に結合する度合いを測定することにより、ホルモンの量を定量化する方法です。つまり、抗体に結合しない放射性標識ホルモンの比率は、血液または組織抽出物サンプルの未標識ホルモンの量です。この方法は、約ピコグラム（10⁻¹² g）の感度でホルモンレベルを測定できる測定方法です。この方法はシンプルで非常に高感度であり、下垂体によって生成される微量のホルモンを定性的および定量的に決定するために使用されてきました。
これほど少量でも定量的に測定できる技術がなければ、視床下部ホルモンの存在を事実上確認することは不可能だったでしょう。重要な視点は、ヤローのRIAが、ギルマンとシャリーの発見を可能にしたということです。
RIAの原理：
- 定量化するホルモンに特異的に結合する抗体を調製します。
- 放射性標識された標準ホルモンとサンプル中の未標識ホルモンが、同じ抗体をめぐって競合します。
- 未標識ホルモンが大量にある場合、抗体結合部位の多くを占有するため、標識されたホルモンの結合が少なくなります。
- 結合しない標識された放射能を測定し、サンプルのホルモンレベルを計算します。
驚くほど高い精度。放射性標識されたシグナルは、非常に高い感度で検出できます。これにより、微量のホルモンを定量的に測定することが可能になります。
階層構造 + 破壊的な測定精度 — CSフレームワーク
階層構造における新しいレイヤーの発見。これは、ソフトウェアでも同様です。システムを設計する際に、特定のコンポーネントが最上位にあると考えているかもしれませんが、後で、その上に別の調節コンポーネントが存在することに気づくことがあります（例：オーケストレーター、コントロールプレーン）。最上位にあると思っていたが、そうではなかった — システムの理解を根本的に変える出来事。
測定ツールの破壊的な精度。自然界には、測定ツールがなければ存在することを知ることができないものがたくさんあります。RIAがなければ、視床下部ホルモンは謎のままだったでしょう。新しい知識には、多くの場合、新しいツールが必要であり、新しいツールは新しい知識を可能にします。このサイクルが、科学的進歩の基本的なエンジンです。
この賞の特別な人間的なストーリーは、物理学のバックグラウンドを持つ女性であるヤローが、生理学・医学のノーベル賞を受賞したことです。ヤローは、1947年にゲルトゥルード・コリーがノーベル生理学・医学賞を受賞した後に、生理学・医学のノーベル賞を受賞した2番目の女性です。彼女の物理学の訓練は、医学に決定的な貢献をしました。これは、学問分野の柔軟性が、大きな価値を生み出すことができる例です。
何十万匹ものヒツジの脳からホルモンを抽出したギルマンとシャリーの忍耐力は、この賞のもう一つの重要な側面です。2つの競合する研究室は、独立してこの不可能と思われるタスクを実行し、最終的に視床下部ホルモンの時代への扉を開きました。
1977年のギルマン、シャリー、ヤローのまとめ: ギルマンとシャリーは、視床下部放出ホルモン（TRH、GnRH、GHIHなど）を独立して発見し、下垂体の上に調節階層を確立しました。ヤローは、ラジオイムノアッセイ（RIA）を開発し、ピコグラム単位でホルモンを定量化することを可能にしました。今日では、臨床ホルモン検査、不妊治療、エンドルフィンの理解、インスリン定量化、癌マーカー検査の理論的基盤となっています。
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