ジョン・C・シーハン

ジョン・クラーク・シーハン（1915年9月23日 - 1992年3月21日）は、合成ペニシリンの研究で特注のペニシリン製剤の開発に貢献したアメリカの有機化学者です。マサチューセッツ工科大学（MIT）で9年間研究に励んだシーハンは、ペニシリンVを合成する実用的な方法を初めて発見しました。全合成を達成する過程で、シーハンは中間体である6-アミノペニシラン酸も合成しました。この化合物は、数百種類もの合成ペニシリンの基礎となりました。シーハン博士の合成ペニシリンに関する研究は、特定の細菌を標的とする、命を救う抗生物質の特注製剤の開発への道を開きました。MITで40年間研究に携わったシーハンは、30件以上の特許を取得しました。その中には、注射ではなく経口投与される、一般的に使用されている半合成ペニシリンであるアンピシリンの発明も含まれています。彼の研究はペニシリンだけでなく、ペプチド、その他の抗生物質、アルカロイド、ステロイドにも及んだ。

彼は1915年9月23日、ミシガン州バトルクリークでフローレンスとレオ・C・シーハンの間に生まれた。彼の家族はアイルランド系とヤンキー系の血を引いており、彼はカトリック教徒として育ち、カトリック系の小学校に通った。^{[ 2 ]}

当時、彼の父親は地元紙「バトルクリーク・エンクワイアラー」のスポーツ編集者兼警察担当記者だった。レオ・C・シーハンは15歳で家を出て、サンフランシスコで記者として働き始めた。彼は優れたライターとして「バトルクリーク・エンクワイアラー」で急速に昇進し、編集長に就任した。一時期は、ミシガン州知事や最高裁判事を務めたフランク・マーフィーのゴーストライターも務めた。シーハンの母親は系図学者で、後にアメリカ独立革命娘協会のミシガン州登録官となった。彼の父方の祖父、ジョン・W・シーハンは成功した弁護士で、母方の祖父、ナサニエル・Y・グリーンは銀行支店長で、科学と自然に強い関心を持っていた。グリーンは油浸レンズ付きの顕微鏡をジョン・C・シーハンに贈り、彼の科学への興味を刺激する役割を果たした。彼はまた、シーハンを地元の博物館の学芸員に紹介し、孫をグリーンが天文学に情熱を傾ける人々と頻繁に会う会合に連れて行った。

ジョン・シーハンは幼い頃から科学、特に爆発物とロケットに魅了されていた。彼は簡単な化学実験セットから始め、その後地下室の実験室へと進み、そこで模型を作ったり実験を行ったりした。デルタ翼で作った模型飛行機は、自作クラスのコンテストで優勝した。科学以外にも、シーハンは他の活動でも非常に競争心が強かった。小学校ではビー玉射撃の名手で、州選手権で学校を代表した。さらに、彼は市全体のヨーヨー大会で優勝し、ボーイスカウトの選挙で優勝し、高校のフットボールチームで活躍し、バトルクリーク大学では最高のテニス選手だった。シーハンの父親は癌と長く闘病し、50歳で亡くなった。^{[ 3 ]}

シーハンにはジョセフ・シーハンとデビッド・シーハンという2人の兄弟がいた。ジョセフはカリフォルニア大学の心理学教授で、妻のビビアンと共に言語障害の改善のためのトレーニングプログラムを運営していた。3人兄弟の末っ子であるデビッド・シーハンは、バトルクリークの製造業に従事していた。ジョン・シーハンは博士号取得後まもなくマリオン・ジェニングスと結婚し、ジョン・C・シーハン・ジュニア、デビッド・E・シーハン、エリザベス（ベッツィ）・S・ワトキンスの3人の子供をもうけた。孫は6人いた。

ジョン・シーハンはカトリック系の小学校に通ったが、後に彼と弟のジョセフは特に宗教的ではなかった。彼はバトルクリーク大学で化学と政治学を学んだ。1937年、シーハンは首席で卒業し、好きな分野で大学院に進学するための奨学金を得た。彼はミシガン大学で有機化学を学ぶことを決め、1938年に修士号、1941年に博士号を取得した。彼の博士課程の指導教官であるヴェルナー・E・バッハマンは、ステロイドホルモンの合成に関わっていた。博士研究員として、シーハンはバッハマンと共同で、シクロナイトとしても知られるRDXの商業的に実現可能な生産に取り組み、これが第二次世界大戦中に連合国に海上での大きな優位性をもたらすことになった。

RDX合成を効率的に完了した後、ジョン・シーハンは有機化学を実生活の問題に応用する経験を積んだ。若い頃に肺炎や乳様突起炎と闘ったシーハンは、抗生物質の研究に熱心に取り組み始めた。彼は「もし私の主治医がペニシリンによって可能になったような効果的な治療法を持っていたら、おそらく私はその年を無駄にすることはなかっただろう」と書いている。^{[ 4 ]} 1941年、彼はニュージャージー州ラーウェイのメルク社に就職した。彼はマックス・ティシュラー博士の指導の下、1946年まで上級研究化学者としてそこで働いた。シーハンはパントテン酸カルシウム、ストレプトマイシン、ビタミンB6など、多くのプロジェクトで良い結果を出した。しかし、彼はペニシリンの合成を追求したいと思っていたが、当時の多くの科学者が不可能だと考えていたため、結果を重視する産業界の環境ではそれは困難だった。ジョン・シーハンの研究は、当時MIT化学科長だったアーサー・C・コープの目に留まった。彼はメルク社時代の半額の給与でMITの助教授に就任することを決意した。MITに着任して数年のうちに、ジョン・シーハンは合成有機化学における独創性、特にペプチドの新しい合成法、3つの新しいβ-ラクタム合成法、ペニシリン環系の最初の合成、そしてその他いくつかの天然物に関する研究で高く評価されるようになった。

アレクサンダー・フレミング卿による天然ペニシリンの発見から30年間、抗生物質の原料はほとんど変わらなかった。科学者たちはペニシリウム属のカビの自然発酵によってこの薬を製造していた。しかし、第二次世界大戦中、米国政府はペニシリンの化学構造を解明し、それを大量に化学合成するための大規模な取り組みを行った。このプロジェクトの規模は原子爆弾の開発に匹敵すると言われている。これは、戦場で兵士を治療するための抗生物質が切実に必要とされていたためである。39の研究所で働く1000人以上の化学者がこのプロジェクトに関わった。政府による莫大な投資にもかかわらず、この難題を解決することに成功した者はいなかった。

ジョン・シーハンが著書『魔法の指輪：ペニシリンの知られざる物語』で述べているように、戦後、他のほとんどの合成化学者はペニシリン合成の試みを諦め、そのような合成は不可能だと確信していた。シーハンがペニシリン合成に取り組んだ9年間、競合相手はほとんどおらず、シーハンは抗生物質を合成する方法を孤独に探求することになった。若い大学化学者の多くは、多くの実験と論文で教員の終身在職権審査委員会に好印象を与えたいと考え、非常に時間がかかると思われるプロジェクトを引き受けることを避けた。友人の多くが、シーハンがこの薬に関わるという決断に公然と疑問を呈したにもかかわらず、シーハンはMITでペニシリンの化学合成に取り組むことを決意した。ペニシリンが重要な問題であり、解決策があると確信したシーハンは、自分の立場を再評価することはなかった。彼がメルクでの仕事を辞めてMITに移った理由の一つは、「MITでは、私は一人きりの研究委員会だった。残りの人生をペニシリンの問題に費やすという決断ができた。リスクを負うのは自分のキャリアだけだった」からだと説明した。^{[ 4 ]}

当時、ペニシリンの分子量は約 350 g/mol であることが知られており、これはすでに化学合成された分子の範囲内でした。問題は、分子の抗生物質特性に不可欠な化学的に不安定なベータ ラクタム環の合成でした。ベータ ラクタム系抗生物質は、グラム陽性細菌の細胞壁のペプチドグリカン層の形成を阻害します。ほとんどの科学者は、「ペニシリン分子を組み立てるための適切な技術と反応がまだ発見されていなかった」ため、失敗を繰り返しました。シーハンの言葉を借りれば、当時の従来の方法を使用することは、「トランプの家の上に金床を置く」ようなものでした。^{[ 5 ]} MIT 研究所での 9 年間の粘り強い研究の後、この粘り強い有機化学者はついに、当時化学で最も不可解な問題の 1 つを解決しました。^{[ 6 ]} 1957年、ジョン・C・シーハンは、彼のグループがペニシリンV（抗生物質の最も有用な2つの形態の1つ）の最初の合成を完了したと発表した。その過程で、彼は中間体である6-アミノペニシラン酸も生成し、これは後にさまざまなペニシリンを調製するための基礎として使用された。^{[ 7 ]}これにより、研究者は特定の細菌が特定の形態の薬剤に対して発達させた耐性に対抗することができた。シーハンは後に、ペニシリンの合成への関与を『魔法の指輪：ペニシリンの知られざる物語』で発表し、MITと、同じくペニシリンに取り組んでいた英国の産業研究機関であるビーチャムが関与した、ペニシリン合成に関する彼の特許をめぐる複雑な法的争いについて言及した。

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