ワクチンという予行練習。免疫細胞は記憶する

「暴走する免疫細胞。免疫力の正体とは?」を読む

免疫システムの真髄「二度がかりなし」

「二度がかりなし」という言葉を聞いたことがあるでしょうか?　大学で免疫学を学ぶと必ずと言っていいほど耳にする言葉です。この言葉のシンプルな意味は、一度かかった病気に二度かかることはないという意味です。

身近な例をあげれば、おたふくに一度かかると二度かかることはないというのがわかりやすいと思います。

「二度がかりなし」は全ての病気で全ての人に当てはまるわけではないですが、一度ある感染症を経験すると二度目はかからない、もしくはかかっても軽い症状で済むということが、古来から経験的にわかっていました。

実はこの「二度がかりなし」は、これまで紹介してきた獲得免疫細胞たちの“ある機能”によって生じていることが、免疫学研究の蓄積の結果、説明できるようになりました。

戦いが終わっても警戒は怠らない

これまで述べてきた通り、新型コロナウイルスが体内に侵入すると、飛脚役の自然免疫細胞からの情報をもとに、侵入者と戦えるスペシャリスト獲得免疫細胞たちが選ばれて増殖します。

そして、それぞれの獲得免疫細胞が適切なレベルで得意技を駆使することができれば、体内のウイルスはみるみる減少していきます。

免疫を活性化させる炎症性サイトカインの産生は次第に減少し、傷ついた組織も修復されていく中、1つだけさみしい出来事が起こります。

新型コロナウイルスと戦ってきた最強の戦士、スペシャリスト獲得免疫細胞が死んで、その数を減らしていくのです。

どんな細胞の生存にも貴重な栄養の供給は必要で、私たちの体は栄養の配分を状況に合わせてやりくりしています。もはや敵がいなくなった状況下で、大量に増えた獲得免疫細胞を維持せずに減らしていくことはとても合理的な反応だと言えます。

ただし、全ての細胞が失われるのではなく、少数が記憶細胞として体内に残ることがわかっています。この記憶細胞は一度戦いに出た経験を覚えているので、その細胞が専門とする病原体が再び体内に侵入して来た際に、初めての戦いのときに比べてより素早くより強い免疫反応を誘導することができます。

たとえばB細胞を例にとると、記憶B細胞が存在するときに二度目の感染が生じれば、下の図のように記憶細胞が一度目より効率よく活性化・増殖して、一度目より早く・多くの抗体が産生されるのです。

冒頭に紹介した「二度がかりなし」を実現する鍵となるのが、この記憶細胞の生存期間です。これは病原体の種類によって異なることがわかっていて、一度形成されれば生涯記憶細胞の生存が続く場合もあれば、1年も経たずに記憶細胞が失われてしまう場合もあります。

病原体によって何故記憶細胞の寿命が変わるのかは未だブラックボックスで、さらなる研究が待たれています。

ワクチンで免疫記憶を作る

さて、この免疫記憶による「二度がかりなし」を実際に病気にかかることなく人為的に誘導できれば、恐ろしい感染症から身を守ることができますよね。そのコンセプトで生まれた予防薬こそがワクチンなのです。さまざまなワクチンが開発されたことによって、感染症で失われる命は激減しました。

これまで多くのワクチンは、病原体そのものを薬品などで不活化したもの、あるいは症状を起こしにくい弱毒化株を接種することで免疫記憶を作ってきました。

しかしながらこうしたタイプのワクチンを開発するには、ウイルスそのものかウイルスの弱毒化株を大量生産する技術開発が必要になるので多大な時間と研究費が必要となってしまいます。

新型コロナウイルスはその名の通り世界に全く新しく出現したウイルスであり、皆様ご存知のように想像を絶する早さで世界中へと感染をひろげています。そのために素早く開発ができて、大量生産が可能で、尚且つ安全なワクチンが必要でした。

その状況の中、新型コロナウイルス感染症の発見からわずか1年で、臨床試験により安全性と効果が示されて使用開始されたのが「mRNAワクチン」というまったく新しいタイプのワクチンだったのです。

日本でも今まさに多くの人々への接種が進んでいる、mRNAワクチンとはどのようなものなのでしょうか?

新型コロナウイルスのワクチンを開発するにあたって、研究者達はウイルスが持つあるタンパク質に対して免疫を誘導することに狙いを定めました。

それこそが、これまで何度も登場してきたスパイクタンパク質、ウイルスが細胞に侵入する際に鍵として使用するタンパク質です。

このタンパク質に対する中和抗体をワクチンによって誘導することができれば、ウイルスの細胞への感染を防ぐことができると考えたからです。

それならば、スパイクタンパク質を大量に工業生産してワクチンとして使えばいいじゃないか! と考えますよね。それではタンパク質はどのようにして作るのでしょうか?　そもそもタンパク質とはどんな存在でしょうか?

ワクチンは免疫反応の予行練習?

第1回でご紹介しましたが、細胞を精密機械だと考えると、タンパク質は細胞の機能を支える多種多様な部品のようなものです。細胞が環境の変化を感じ取り、複雑な化学反応を制御することができるのは、多種多様に存在するタンパク質のおかげです。

タンパク質はアミノ酸が真珠のネックレスのように1つずつ連なった後に、立体構造を形成して作られます。そしてアミノ酸は20種類も存在するため、その組み合わせによって多種多様なタンパク質が作られます。

私たちの細胞には体中全てのタンパク質の設計情報がDNAという物質で格納されています。細胞の種類や状況に合わせて必要なタンパク質の設計情報部分だけを選び出し、適度な量だけ生産する仕組みになっているのです。

これに重要な役割を担うのが、mRNAです。DNAでできた設計書から、ある部品を作るのに必要な情報部分だけがコピー(転写)されたのがmRNAで、そのコピーの情報をもとにタンパク質が生産(翻訳)されます。

部品Aがたくさん必要な状況になったら、部品Aの設計情報が書かれた部分のコピーを大量に取れば良いといった具合です。

実はこのタンパク質、工業的な規模で化学的に合成するのはまだむずかしく、私たちはいまだ細胞の力を借りる必要があります。

培養細胞に対して作りたいタンパク質のDNAを加え、細胞がそれをmRNAに転写し、タンパク質に翻訳する。そしてそのタンパク質を抽出・精製することが必要になります。したがって世界中に行き渡るだけのスパイクタンパク質を作り上げるには多大なコストを要します。

そこで白羽の矢が立ったのが、mRNAワクチンです。

つまり、スパイクタンパク質の設計情報をもつmRNAワクチンを私たちの体に届けることで、私たちの細胞自体にスパイクタンパク質を作らせて、それに対する免疫応答を誘導するのです。

DNA、RNAなどの核酸と呼ばれる物質は簡便に大量生産できる技術が整っており、迅速なワクチンの開発につながりました。

ワクチンはいわば免疫反応の予行練習、記憶を形成するために病原体の成分と模擬試合をするようなものです。

ワクチンを接種した後に副反応として発熱やリンパ節の腫れなどを経験した方もいらっしゃるかと思います。これらはまさにこれまで連載で解説して来た免疫応答の一連が体内で生じているが故に起きることなのです。

私自身もmRNAワクチンの2回目の接種後に発熱を経験し、「今、まさに免疫細胞たちが働いているんだな」と思いを馳せていました。

ワクチンに関して様々な情報が錯綜する中、不安な思いをお持ちの方が沢山いらっしゃると思います。厚生労働省・首相官邸からワクチンに関する様々な疑問に答えてくれる情報発信がなされていますので、是非一度お目通しいただければと思います。

また専門家集団が発信している信頼できる情報元として、こびナビとコロワくんの相談室をお勧めします。これまでの解説が皆さんが情報を得る際の一助になればと祈っています。