免疫（医学）

生物学において、免疫とは、有害な物質やプロセス、特に病原体や感染症に対して感受性または抵抗性がある状態を指します。免疫は自然に発生する場合もあれば、事前の曝露や免疫付与によって生成される場合もあります。

免疫システムには、生得的要素と適応的要素がある。生得的免疫はすべての後生動物に存在し、^[1]免疫反応は炎症反応と貪食作用である。^[2]一方、適応的要素には、より高度なリンパ細胞が関与し、「自己」の存在下で特定の「非自己」物質を区別することができる。外来物質への反応は語源的に炎症と表現され、自己物質への非反応は免疫と表現される。免疫システムの 2 つの要素は、動的な生物学的環境を作り出し、そこでは「健康」は、自己が免疫学的に免れられ、異物が炎症的および免疫学的に排除される物理的状態とみなすことができる。「病気」は、異物が排除できないか、自己が免れられない場合に発生する可能性がある。^[3]

自然免疫は、自然免疫とも呼ばれ、半特異的で広く分布する免疫形態です。病原体に対する第一防衛線として定義され、感染を防ぎ恒常性を維持するための重要な全身反応を表し、適応免疫反応の活性化に寄与します。^[4]特定の外部刺激や以前の感染に適応するのではなく、遺伝的にコード化された特定のパターンの認識に依存します。^[5]

獲得免疫は、抗原特異的リンパ球によって媒介される宿主免疫応答の活性成分である。自然免疫とは異なり、獲得免疫は特定の病原体に対して高度に特異的であり、免疫記憶の発達も含む。^[6]自然免疫系と同様に、獲得免疫系には体液性免疫成分と細胞性免疫成分の両方が含まれる。^[要出典]

適応免疫は、「自然に」（感染によって）または「人工的に」（ワクチン接種などの意図的な行為によって）獲得されます。適応免疫は、「能動的」または「受動的」に分類することもできます。能動免疫は病原体への曝露によって獲得され、免疫系による抗体の産生が誘発されます。 ^[7]受動免疫は、人工的にまたは胎盤を介して免疫宿主から得られた抗体または活性化T細胞を移入することによって獲得されます。受動免疫は短命であり、免疫を持続させるには 追加投与が必要です。

下の図は、これらの免疫の区分をまとめたものです。獲得免疫はより多様なパターンを認識します。自然免疫とは異なり、病原体の記憶と関連しています。^[5]

人類は何千年もの間、病気の原因と免疫の概念に興味を抱いてきました。先史時代の見解では、病気は超自然的な力によって引き起こされ、病気は神や敵によって魂に降りかかった「悪い行い」や「邪悪な考え」に対する神学的罰の一種であると考えられていました。 ^[8]古代ギリシャの時代、医学の父とみなされているヒポクラテスは、病気は4つの体液（血液、粘液、黄胆汁、黒胆汁）のいずれかの変化または不均衡に起因すると考えていました。^[9]免疫の概念に関する最初の記述は、紀元前430年にアテネのトゥキュディデスによってなされたと考えられています。彼は、ペストがアテネを襲ったとき、次のように記述しています。「病人や死にゆく人々は、病気の経過を知っており、自分自身も不安を感じていなかったため、回復した人々の同情的な世話によって世話されました。二度と攻撃されることはなく、致命的な結果に至らない人もいませんでした。」^[10]

能動免疫療法はポンティウスのミトリダテス6世（紀元前120-63年）^[11]から始まったと考えられています。彼はヘビ毒に対する能動免疫を誘導するために、現代のトキソイド 血清療法に似た方法、つまり毒ヘビを食べた動物の血を飲むことを推奨しました。^[11]彼は、それらの動物が何らかの解毒特性を獲得し、その血液には毒性を発揮するのではなく、ヘビ毒に対する耐性を誘導できるヘビ毒の成分が変化した成分が含まれると想定したと考えられています。ミトリダテスは、これらの動物の血を飲むことで同様の耐性を獲得できると推論しました。^[11]彼は毒による暗殺を恐れ、耐性をつけるために毎日致死量未満の毒を摂取しました。彼はまた、あらゆる毒から身を守るために「万能解毒剤」を作ろうとしたと言われています。^{[9] [12]} 2000年近くもの間、毒は病気の直接的な原因であると考えられており、ミトリダテと呼ばれる複雑な成分の混合物がルネッサンス時代に中毒治療に使用されていました。^{[13] [9]}この治療薬の改良版であるテリアクム・アンドロマキは、19世紀まで使用されていました。「免疫」という用語は、紀元前60年頃に詩人マルクス・アンナエウス・ルカヌスが書いた叙事詩「ファルサリア」にも見られ、北アフリカの部族の蛇毒に対する耐性を描写しています。^[9]

特定の病原体から生じた免疫に関する最初の臨床的記述は、おそらく9世紀にイスラムの医師アル・ラーズィーが書いた『天然痘と麻疹に関する論文』（「Kitab fi al-jadari wa-al-hasbah」、1848年翻訳^{[14] [15]}）である。この論文で、アル・ラーズィーは天然痘と麻疹の臨床的症状を説明し、さらにこれらの特定の病原体への曝露が永続的な免疫を与えると述べている（ただし、彼はこの用語を使用していない）。^[9]

19世紀まで、瘴気説も広く受け入れられていた。この説では、コレラや黒死病などの病気は、瘴気、つまり「悪い空気」の有毒な形態によって引き起こされると考えられていた。^[8]沼地や夕方の空気、病室や病棟の空気を吸うなどで瘴気にさらされると、病気にかかる可能性がある。19世紀以降、伝染病は細菌や微生物によって引き起こされると考えられるようになった。

現代の「免除」という言葉はラテン語のimmunisに由来し、兵役、納税、その他の公共サービスの免除を意味します。^[10]

免疫の完全な理論を開発した最初の科学者は、 1882年に貪食作用を明らかにしたイリヤ・メチニコフ^{[16]でした。}ルイ・パスツールの細菌病原体理論により、免疫学の新興科学は、細菌がどのように病気を引き起こし、感染後に人体がさらなる感染に抵抗する能力をどのように獲得したかを説明し始めました。^[10]

1888年にエミール・ルーとアレクサンドル・イェルサンがジフテリア毒素を単離し、1890年にベーリングと北里がジフテリアと破傷風に対する抗毒素に基づく免疫を発見したことに続き、抗毒素は近代治療免疫学の最初の大きな成功となった。^[9]

ヨーロッパでは、天然痘を封じ込める試みとして、能動免疫の誘導が生まれました。予防接種は、少なくとも1000年前から、用語なしで、さまざまな形で存在していました。^[10]予防接種の最古の使用は不明ですが、西暦1000年頃に、中国人は天然痘病変の痂皮から抽出した粉末を乾燥させて吸入する一種の予防接種を実践し始めました。^[10] 15世紀頃、インド、オスマン帝国、東アフリカでは、接種（天然痘の痂皮から抽出した粉末物質で皮膚を突く）の習慣が非常に一般的でした。^[10]この習慣は、1721年にメアリー・ウォートリー・モンタギュー夫人によって初めて西洋に導入されました^[10] [「1721年にモンタギュー夫人によって初めて西洋に導入された」という表現はまったく正確ではなく、「1721年にモンタギュー夫人によって西洋で初めて推進された」と訳すべきです。なぜなら、https: //en.wikipedia.org/wiki/Variolationで読めるように、この手順はすでにウェールズで知られていたからです。「この方法は、1720年代に反対に直面しながらもイングランドと北米に導入される前に、中国、インド、アフリカの一部、中東で最初に使用されました。しかし、ウェールズでは17世紀初頭から接種が報告されていました」]。1798年、エドワード・ジェンナーは、牛痘ウイルス（天然痘ワクチン）による意図的な感染というはるかに安全な方法を導入しました。これは、天然痘に対する免疫も誘発する軽度の感染を引き起こしました。 1800年までに、この手順はワクチン接種と呼ばれるようになりました。混乱を避けるために、天然痘の接種は次第に人痘接種と呼ばれるようになり、年代に関係なくこの用語を使用するのが一般的な慣行になりました。ジェンナーの手順の成功と一般的な受容は、後にパスツールと他の人が19世紀末に向けて開発したワクチン接種の一般的な性質を推進しました。^{[9] 1891年、パスツールはジェンナーに敬意を表して}ワクチンの定義を広げ、それ以来、ポリオワクチン、麻疹ワクチンなど を参照してこの用語を修飾することが不可欠になりました。

受動免疫とは、ある個体から別の個体へ既成の抗体が移行することで獲得される免疫である。受動免疫は、母親の抗体が胎盤を通して胎児に移行する場合など、自然に発生することがあり、病原体や毒素に特異的な高レベルのヒト（またはウマ）抗体が免疫のない個体に移行する場合など、人工的に誘発されることもある。受動免疫は、感染リスクが高く、体が独自の免疫反応を起こす時間が不十分な場合、または進行中の疾患や免疫抑制性疾患の症状を軽減するために使用される。^[17]受動免疫は即時の保護を提供するが、身体は記憶を発達させないため、患者は後で同じ病原体に感染するリスクがある。^[18]

胎児は妊娠中に母親から自然に受動免疫を獲得します。母親の受動免疫は抗体を介した免疫です。母親の抗体 (MatAb) は胎盤細胞上のFcRn受容体によって胎盤を介して胎児に渡されます。これは妊娠3 か月頃に発生します。IgG は胎盤を通過できる 唯一の抗体アイソタイプです。

受動免疫は、母乳に含まれるIgA抗体が授乳中の乳児の腸に移行し、新生児が抗体を合成できるようになるまで細菌感染から保護することでも提供されます。母乳に含まれる初乳は受動免疫の一例です。^[18]

人工的に獲得した受動免疫は、抗体の移入によって誘導される短期的な免疫であり、ヒトまたは動物の血漿、静脈内（IVIG ）または筋肉内（IG）用のプールされたヒト免疫グロブリン、およびモノクローナル抗体（MAb）の形で投与することができる。受動移入は、低ガンマグロブリン血症などの免疫不全疾患の場合に予防的に使用される。^[19]また、いくつかの種類の急性感染症の治療や中毒の治療にも使用される。^[17]受動免疫から得られる免疫は短期間しか持続せず、特に非ヒト由来のガンマグロブリンによる過敏反応や血清病の潜在的なリスクもある。 ^[18]

受動免疫の人工的な誘導は、感染症の治療に1世紀以上にわたって使用されており、抗生物質の出現以前は、特定の感染症に対する唯一の治療法であることが多かった。免疫グロブリン療法は、スルホンアミド系抗生物質が導入された後も、1930年代まで重度の呼吸器疾患の治療における第一選択療法であり続けた。^[19]

細胞性免疫の受動または「養子移入」は、ある個人から別の個人に「感作」または活性化された T 細胞を移入することによって付与されます。組織適合性(適合) ドナーが必要であり、見つけるのが難しいことが多いため、人間ではほとんど使用されません。不適合ドナーの場合、このタイプの移入は、移植片対宿主病の重大なリスクを伴います。^{[17]ただし、一部の種類の}癌や免疫不全を含む特定の疾患の治療に使用されています。このタイプの移入は、(未分化)造血幹細胞を移入する骨髄移植とは異なります。^[要出典]

B 細胞とT 細胞が病原体によって活性化されると、記憶 B 細胞と記憶 T 細胞が発達し、一次免疫反応が起こります。動物の生涯を通じて、これらの記憶細胞は遭遇した特定の病原体を「記憶」し、病原体が再び検出された場合に強力な二次反応を起こすことができます。一次反応と二次反応は、1921 年にイギリスの免疫学者 Alexander Glenny ^[20]によって初めて説明されましたが、そのメカニズムは後になってから発見されました。このタイプの免疫は、身体の免疫システムが将来の脅威に備えるため、能動的かつ適応的です。能動免疫には、細胞性免疫と体液性免疫の両方の側面と、自然免疫システムからの入力が含まれることがよくあります。

自然に獲得した能動免疫は、感染の結果として発生します。人が生きた病原体にさらされて一次免疫反応を発症すると、免疫記憶につながります。^[17]免疫不全^[21]（後天性と先天性の両方）や免疫抑制など、免疫系機能の多くの障害が能動免疫の形成に影響を及ぼす可能性があります。

人工的に獲得された能動免疫は、抗原を含む物質であるワクチン によって誘発することができます。ワクチンは、病気の症状を引き起こすことなく、抗原に対する一次反応を刺激します。 ^{[17]ワクチン接種という用語は、}エドワード・ジェンナーの同僚であるリチャード・ダニングによって造られ、ルイ・パスツールによってワクチン接種の先駆的な研究のために採用されました。パスツールが使用した方法は、それらの病気の感染性因子を治療することを伴い、その結果、それらは重篤な病気を引き起こす能力を失いました。パスツールは、パスツールの研究の基盤となったジェンナーの発見に敬意を表して、ワクチンという名前を一般的な用語として採用しました。

1807年、バイエルンは、天然痘の蔓延が戦闘と関連していたため、軍隊の新兵に天然痘の予防接種を義務付けた最初のグループとなった。^[22]その後、戦争の拡大とともに予防接種の実施が増加した。

従来のワクチンには4つの種類があります。^[23]

• 不活化ワクチンは、化学物質や熱で殺され、感染力がなくなった微生物からできています。例としては、インフルエンザ、コレラ、ペスト、A型肝炎のワクチンがあります。このタイプのワクチンのほとんどは、追加接種が必要になる可能性があります。
• 生弱毒化ワクチンは、病気を引き起こす能力がなくなるような条件下で培養された微生物から作られています。これらの反応はより持続的ですが、追加接種が必要になる場合があります。例としては、黄熱病、麻疹、風疹、おたふく風邪などがあります。
• トキソイドは、微生物自体ではなく微生物由来の不活性化毒性化合物であり、微生物の毒素に遭遇する前に使用されます。トキソイドベースのワクチンの例には、破傷風やジフテリアがあります。
• サブユニットワクチン、組み換えワクチン、多糖類ワクチン、結合ワクチンは、病原性（病気の原因となる）生物の小さな断片または小片で構成されています。^{[24]代表的な例としては、} B型肝炎ウイルスに対するサブユニットワクチンがあります。

さらに、いくつかの新しいタイプのワクチンも使用されています。

• 外膜小胞（OMV）ワクチンには、細菌の内部成分や遺伝物質を一切含まない外膜が含まれています。そのため、理想的には、感染のリスクなしに元の細菌に対して効果的な免疫反応を刺激します。^[25]
• 遺伝子ワクチンは抗原をコードする核酸を宿主細胞に送り込み、宿主細胞がその抗原を産生して免疫反応を刺激します。このカテゴリーのワクチンにはDNAワクチン^[26] 、RNAワクチン^[27]、ウイルスベクターワクチン^[28]、^[29]が含まれ、核酸の化学形態と宿主細胞への送達方法が異なります。

さまざまな種類のワクチンが開発中です。実験的なワクチンの種類を参照してください。

ワクチンのほとんどは、腸管から確実に吸収されないため、皮下注射または筋肉内注射で投与されます。弱毒生ポリオワクチンや一部の腸チフスおよびコレラワクチンは、腸管を基盤とした免疫を生成するために経口投与されます。

ハイブリッド免疫とは、自然免疫と人工免疫の組み合わせである。ハイブリッド免疫を持つ人々の研究では、彼らの血液は、感染したことのないワクチン接種を受けた人々よりも、SARS-CoV-2のベータ型やその他の変異体を中和する能力が高いことがわかった。 ^[30]さらに、2021年10月29日、米国疾病予防管理センター（CDC）は、「さまざまな状況での複数の研究で、SARS-CoV-2への感染とワクチン接種は、少なくとも6か月間、抗原的に類似した変異体によるその後の感染リスクが低いことが一貫して示されている。多数の免疫学的研究とますます多くの疫学的研究により、以前に感染した個人にワクチンを接種すると、免疫反応が大幅に強化され、より感染性の高い変異体の循環が増加している状況を含め、その後の感染リスクが効果的に低下することがわかっている...」と結論付けた。^[31]

免疫は遺伝的に決定されます。ヒトや動物のゲノムは、抗体やその他の多数の免疫応答遺伝子をコード化します。これらの遺伝子の多くは一般に能動免疫応答と受動免疫応答に必要ですが (上記のセクションを参照)、非常に特殊な免疫応答に必要と思われる遺伝子も多数あります。たとえば、腫瘍壊死因子(TNF) はヒトの結核防御に必要です。TNF の遺伝子欠陥を持つ人は、結核菌 ( Mycobacterium tuberculosis ) による生命を脅かす感染症を再発する可能性がありますが、それ以外は健康です。また、他の感染症に対しても、多かれ少なかれ正常に反応するようです。そのため、この病気はメンデル遺伝性結核菌感染症感受性（MSMD）と呼ばれ、その変異体はインターフェロン産生やシグナル伝達に関連する他の遺伝子（IFNG、IL12B、IL12RB1、IL12RB2、IL23R、ISG15、MCTS1、RORC、TBX21、TYK2、CYBB、JAK1、IFNGR1、IFNGR2、STAT1、USP18、IRF1、IRF8、NEMO、SPPL2A遺伝子の変異など）によって引き起こされる可能性がある。^[32]

• 腸管病原体に対する免疫モデル化センター (MIEP)