ハンス・クリスチャン・グラム：染色法の背後にいる控えめな男

ハンス・クリスチャン・グラムは医学史上最も重要な診断テストの一つを発明したが、それを発表した論文の中で自身の発見を過小評価した。「この手法はまだ非常に不完全であることを承知の上で、あえて発表する」と彼は書いた。それから140年経った今も、世界中の医師たちが、どの抗生物質を処方すべきかを知る前に、本質的に変更されることなくこの手法を使用している。

コペンハーゲンでの科学と法律の教育

グラムは1853年9月13日、デンマークのコペンハーゲンで、法学教授フレデリク・テルケル・ユリウス・グラム（Frederik Terkel Julius Gram）とルイーズ・クリスチャン・ルーランド（Louise Christiane Roulund）の息子として生まれた。彼は父親の専門分野よりも自然科学に早くから関心を持ち、1871年にコペンハーゲンのメトロポリタン・スクールで学士号を取得した後、動物学者ヤペトゥス・ステーンストルプ（Japetus Steenstrup）の助手として働いた。これが、後の発見に必要な植物学、薬理学、顕微鏡学の実践的な基礎を築くこととなった。1878年に医学部に入学し、ヨーロッパ中を旅して研究を重ね、1883年にコペンハーゲン大学で医学の学位を取得した。その過程で、彼はすでに研究能力を発揮しており、1882年にはクロロシス貧血患者の赤血球に関する研究で金メダルを獲得している。

他人の問題に取り組んでいる最中の発見

その画期的な発見は、他の研究の副産物のようにして生まれた。1884年、ベルリンで病理学者カール・フリートレンダー（Carl Friedländer）と共に働いていたグラムは、肺炎患者の肺組織における細菌の顕微鏡による視覚化を改善しようとしていた。彼は細菌サンプルにクリスタルバイオレット（ゲンチアナバイオレット）染料を塗布し、ヨウ素溶液で色を固定した後、アルコールで準備を洗浄した。その際、一部の細菌はアルコール洗浄後も頑固に紫色の染料を保持し、他の細菌は完全に色が抜けてしまい、サフラニンというピンク色の対比染色で明らかにしなければならないことに気づいた。この単純で、ほとんど偶然の観察が、細菌界全体にわたる根本的な構造的分離を露わにした。すなわち、染料を閉じ込める厚い細胞壁を持つ「グラム陽性」生物と、それを放出するより薄い壁を持つ「グラム陰性」生物である。

エールリヒに基づく分別の説明

グラムはアニリン染料による染色を無から発明したわけではない。彼はドイツの医師パウル・エールリヒ（Paul Ehrlich）が組織や細菌をゲンチアナバイオレットで染色するためにすでに開発していた技術の上に築いた。後の報告では、グラムがその基礎を築いた功績をエールリヒに公然と帰したことが認められている。グラムが自身の貢献として主張したのは、フリートレンダーの研究室での経験的な試行錯誤を通じて到達した特定の順序（クリスタルバイオレット、ヨウ素、アルコール洗浄）のみであり、細菌の解剖学に関する理論によるものではなかった。なぜこの順序が機能したのかは、その後1世紀近くの間、理解されていなかった。グラム陽性菌はペプチドグリカンという厚い外壁を持ち、アルコール洗浄で脱水して孔を閉じ、クリスタルバイオレット・ヨウ素複合体を内部に閉じ込める。一方、グラム陰性菌はより薄いペプチドグリカン層を持ち、アルコールによって溶解する脂質膜に包まれているため、紫色の染料が放出され、細胞が代わりにピンク色の対比染色を吸収する。グラムはこの説明にはアクセスしておらず、あらゆる証言によると、彼が偶然見つけたこの区別を主要な功績とは考えていなかった。コペンハーゲンに戻った後、彼はその手法をそれ以上追求せず、研究のキャリアを築く価値のある発見ではなく、控えめな臨床ツールとして扱った。

問題を半分に分けるテスト

この区別の実用的な価値は即座に発揮され、長く続いた。身元不明の細菌感染症に直面した際、グラム染色を一度行うだけで、培養が終わるのを待たずに、容疑者の範囲をほぼ半分に絞り込むことができる（例えば、グラム陽性のブドウ球菌とグラム陰性の大腸菌を分けるなど）。抗生物質が存在しなかった時代において、この分類は医師や研究者に、細菌界の信頼できる最初の構造地図を提供した。数十年後に抗生物質が登場すると、同じ染色法は、どの種類の薬剤が効きそうかを判断するための最も迅速なガイドとなった。なぜなら、グラム陽性菌とグラム陰性菌は多くの抗菌剤に対して特徴的に異なる反応を示すからである。その基本的なステップは今日まで変わっておらず、世界中の病院の検査室で標準的な手法となっており、何よりもそのスピードが評価されている。グラム染色は、細菌培養が診断を確定する数時間から数日前であっても、抗生物質の選択をガイドすることができる。ただし、現代の分子技術や遺伝子シーケンシング技術よりも精度は低い。

染色を超えたキャリア

グラムは染色法だけでキャリアを築いたわけではなく、実際、その後は細菌学から大きく離れていった。コペンハーゲンに戻って医療に従事し、1891年にコペンハーゲン大学の薬理学教授となり、1900年には内科学の正教授に転身し、1892年から1923年まで王立フレデリクス病院（Royal Frederiks Hospital）で内科の主任医を務めた。1901年から1921年までデンマークの薬局方委員会の議長を務め、1902年から1909年にかけて臨床薬物療法に関する4巻の著作を出版。これはかなりの個人診療と並行して、デンマークの医師にとって標準的なテキストとなった。1889年にルイーズ・I・C・ローゼ（Louise I. C. Lohse）と結婚したが、彼女はわずか11年後に亡くなった。控えめな公的プロフィールにもかかわらず、賞は絶えず積み重なった。スウェーデンやドイツの医学協会の名誉会員、1912年のクリスチャニア（オスロ）大学からの名誉医学学位、デンマークのダンネブロ勲章司令官十字章および金功労メダルなどである。

ハンス・クリスチャンが天才と呼ばれる理由

天才であるという根拠は、理論的な広範な研究よりも、たった一つの狭く、驚くほど耐久性のある観察に基づいている。彼自身や同僚の証言によると、グラムは特別に優れた理論家ではなかった。手法の不完全さに対する彼の謙虚さは、偽りの謙遜ではなく誠実なものに聞こえる。彼はキャリアの残りの時間を、細菌学のさらなる突破口を追求するのではなく、主に臨床医学や薬理学行政で過ごした。いくつかの報告によると、彼は帰国後、自分が見つけた区別がさらなる調査に値するとは考えていなかったほどである。証拠から見て彼が持っていたのは、観察の天才である。他の研究者なら技術的な失敗として片付けてしまっただろう異常（一部の細菌は予想通りに洗浄されなかった）に気づき、その異常こそが発見であると認識したことだ。これは、継続的な理論的卓越性とは異なる、より狭い知的才能であり、包括的な枠組みを構築する科学者というよりは、カビが細菌を殺すことに気づいたフレミングに近い。正直な評価としては、グラムはルーチンの臨床診療と薬局方行政に費やされた長い医学キャリアの中で、まさに一つの重大な発見をしたということである。一生の発見の積み重ねではなく、タイミングの良い一つの観察の天才である。

遺産

グラムは1923年に引退し、最後の数年間を医学史の研究に費やした。彼自身の名前がすでに医学用語に永久に組み込まれていた人物にとっては適切な転換であった。彼は1938年11月14日、コペンハーゲンで85歳で亡くなり、ハンス・クリスチャン・アンデルセンやニールス・ボーアと共に市内のアシステンズ墓地に埋葬された。ひ孫のローネ・グラム（Lone Gram）は、デンマーク工科大学の微生物学者として、科学者の家系を継承している。彼の名前を冠した染色は、世界中の診療所や病院で身元不明の細菌サンプルに対して行われる最初の検査であり続けており、19世紀のラボ技術が現代医学において置き換える必要がないという珍しいケースとなっている。