米国のドナルド・トランプ大統領は、新型コロナウイルス(正式名称は「SARS-CoV-2」)のことを「見えない敵」と呼んだ。このウイルスの直径は0.000003インチ(約0.0000076cm)なので、確かに裸眼ではまったく確認できない。だが幸いなことに、この病原体を白日の下に晒すためのツールをウイルス学者はもっている。

「電子顕微鏡が「新型コロナウイルスがサルの細胞を襲う瞬間」を捉えた」の写真・リンク付きの記事はこちら

きっかけをつくった人物は、英国の物理学者ジョゼフ・ジョン・トムソンだ。トムソンは1897年、あまりに小さく測定不可能な粒子である電子を発見した。それから30年後、科学者たちは電子が粒子であると同時に波でもあり、磁石を使うことでこの波を曲げられることを証明した。ちょうどレンズを通過した光が屈折するようにだ。こうした一連の発見が電子顕微鏡の誕生につながり、ぼやけた顕微鏡写真を通してウイルスの世界を垣間見ることが可能になった。

そして現在のウイルス学者たちは、病原体が細胞に襲いかかるところまで観察できる。上の写真は、黄色の粒として見えるSARS-CoV-2が、サヴァンナモンキー(ベルベットモンキー)の細胞を攻撃するところを30,000倍に拡大したものだ。

「わざと恐ろしげに見えるように加工したのだろうと、よく言われます」と、米国立アレルギー・感染症研究所(NIAID)の顕微鏡技術者ジョン・バーンバウムは言う。彼らの研究チームは2020年3月、このウイルスをより深く理解するために顕微鏡写真を撮影し、彩色を施した。「わたしたちはただ、しっくりくる色の組み合わせを選んだだけなのです」

「敵の姿を知る」ということ

バーンバウムが使った走査型電子顕微鏡は、彫刻のように見える3D画像を生成できる。電界放射電子銃を使って真空チャンバー内に電子を放出し、電磁石を通過させることでビームに収束させる。撮影対象に当たった電子の一部が反射して検出器に入り、バーンバウムはそれをコンピューターの画面上で観察する。

そして何か重要なものや興味深いものが見えたら、スナップ写真を撮る。「走行中の車内から景色を眺めるようなものです」

標本の細胞はほとんどが平坦だったので、「ブレブ(bleb)」と呼ばれる細胞膜上の不定形な突起構造ができている様子を見つけた彼は、すぐさま注目した。ブレブは細胞の自殺の兆候だ。ストレスを受けた細胞が自らのたんぱく質を切り刻みはじめると、細胞膜が膨張する。

「こうした突起はやがて本体から脱落しますが、そこには大量のウイルスが付着しています」と、バーンバウムは言う。それはウイルスが、ほかの細胞に乗り移ろうとしていることを示しているという。

テキサス大学オースティン校の研究チームは2月、より高度な電子顕微鏡撮影技術を駆使して、冥王星よりも低い温度で標本を凍結させ、SARS-CoV-2が細胞に付着する際に利用するスパイクたんぱく質の3Dモデルを作成した。このモデルは、いま臨床試験中のワクチンの開発にも利用されたと、研究室を率いるジェイソン・マクレランは語る。「敵の姿を知ることは、闘いに役立つのです」