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コッホの原則（/ kɒx / KOKH）[ 2 ]は、微生物と疾患との因果関係を確立するために設計された4つの基準です。これらの原則は、ヤコブ・ヘンレが以前に記述した概念に基づいて、1884年にロベルト・コッホとフリードリヒ・レフラーによって定式化され、 1890年にコッホによって洗練されて発表されました。[ 3 ]コッホは、現在ではどちらも細菌に起因するとされているコレラと結核の病因を説明するためにこれらの原則を適用しました。これらの原則は、他の疾患にも議論の的となって一般化されています。ウイルス（偏性細胞内寄生体）や無症状保菌者など、微生物病原性のより現代的な概念は、コッホの原則を使用して検証することはできません。これらは、現代の公衆衛生における感染症の原因に関するブラッドフォード・ヒル基準や、微生物の病原性に関する分子コッホの原則など、他の基準にほぼ取って代わられています。[ 4 ]また、プリオンなどの感染性タンパク質に対しても、修正コッホの原則が提案されています。[ 5 ]
コッホの4つの原則は次のとおりです。[ 5 ]
しかし、コッホは後にコレラ[ 6 ]、そして後に腸チフスの無症状保菌者を発見した際に、第一公準の普遍主義的要件を放棄した[ 7 ] 。現在では、不顕性感染と無症状保菌者は、ポリオ、単純ヘルペス、HIV/AIDS、C型肝炎、COVID-19などのウイルス性疾患をはじめとする多くの感染症の共通の特徴であることが知られている。例えば、ポリオウイルスは感染者のごく一部にしか麻痺を引き起こさない[ 7 ] 。
第二の仮説は、純粋培養で増殖できない病原体には適用されない。例えば、ウイルスは宿主細胞に侵入して乗っ取り、その資源を利用して増殖・繁殖する必要があり、単独では増殖できない。[ 8 ]
3番目の仮説は「しなければならない」ではなく「すべきである」と規定している。これは、コッホが行った結核とコレラの実験で、感染性病原体に曝露されたすべての生物が感染するわけではないことが示されたためである。[ 9 ]一部の人は、適切な免疫機能を維持するために健康を維持したり、以前の曝露やワクチン接種によって免疫を獲得したり、鎌状赤血球形質がマラリアに対する抵抗性を与えるなどの遺伝的免疫によって感染を回避できる可能性がある。[ 10 ]
コッホの原則に対するその他の例外としては、水痘帯状疱疹ウイルスが水痘と帯状疱疹を引き起こすなど、一部の病原体が複数の疾患を引き起こす可能性があるという証拠が挙げられる。逆に、髄膜炎のような疾患は、さまざまな細菌、ウイルス、真菌、寄生虫の病原体によって引き起こされる可能性がある。[ 11 ]
ロベルト・コッホは、19世紀の方法で分離できる病原体に基づいて仮説を開発した。[ 5 ]しかし、コッホは、コレラの原因菌であるビブリオ・コレラが、病気の人と健康な人の両方から見つかる可能性があることを既に認識しており、彼の最初の仮説は無効となった。[ 6 ] [ 9 ] 1950年代以降、コッホの仮説は疫学研究においては時代遅れとみなされているが、病気の微生物原因菌を特定するための歴史的アプローチを強調するために、今でも教えられている。[ 3 ] [ 12 ]
Koch formulated his postulates too early in the history of virology to recognize that many viruses do not cause illness in all infected individuals, a requirement of the first postulate. HIV/AIDS denialism includes claims that the viral spread of HIV/AIDS violates Koch's second postulate, despite that criticism being applicable to all viruses. Nonetheless, HIV/AIDS fulfills all of the other postulates with all AIDS patients being HIV-positive and laboratory workers exposed to HIV eventually developing the same symptoms of AIDS.[13] Similarly, evidence that some oncovirus infections can contribute to cancers has been unfairly criticized for failing to fulfill criteria developed before viruses were fully understood as host-dependent. [14]
The bacterial pathogen Staphylococcus aureus showcases lethal synergy with the opportunistic fungi Candida albicans by using the latter's extracellular matrix to protect itself from host immune cells and antibiotic compounds.[15]Biofilm-producing species aim to clump individual cells on solid or liquid surfaces, growing poorly in a pure culture and leaving those that survive potentially too weak to cause disease if transferred to a healthy organism, violating the second and third postulates.[16]
Physicians Barry Marshall and Robin Warren argued that Helicobacter pylori contributes to peptic ulcer disease, but throughout the early 1980s, the scientific community initially rejected their findings because not all H. pylori infections cause peptic ulcers, violating the first postulate.[17]
Priority effects are another major concern, as the success of pathogenic bacteria is dependent on the other species already colonizing that habitat, as the earliest resident microbes establish the environmental conditions, providing colonization resistance against certain species.[18]
1988年、微生物学者のスタンリー・ファルコウは、病原性因子をコードする微生物遺伝子を特定するための3つの分子コッホの原則を開発した。第一に、疾患症状の表現型は、病原性株にのみ見られる特定の遺伝子型と関連していなければならない。第二に、関連する遺伝子が不活性化されると、その症状は存在してはならない。第三に、遺伝子が再活性化されると、症状は再び現れるべきである。[ 19 ]
現代のDNAシーケンス解析により、研究者は特定の病原体の遺伝子が感染した宿主にのみ存在するかどうかを特定できるようになり、ウイルスと特定の疾患との相関関係を決定するための改良されたアプローチが提供される。ウイルスは無菌培養では増殖できず、増殖と複製のために宿主細胞を乗っ取る必要があるため、科学者はどのウイルス遺伝子が宿主疾患に寄与しているかを分析することに限定される。さらに、この方法は、コッホの原則が宿主の突然変異の結果ではなく、外来微生物に焦点を当てているため、プリオン（病原性ミスフォールドタンパク質）とクロイツフェルト・ヤコブ病などの疾患との相関関係を支持してきた。[ 20 ]