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免疫学において、抗血清とは、献血（血漿交換）によって多くの疾患に対する受動免疫を広めるために使用される抗体（モノクローナルまたはポリクローナル）を含む血清のことである。例えば、回復期血清、つまり以前にエボラ出血熱から回復した人からの受動抗体輸血は、エボラ出血熱感染に対する唯一知られている有効な治療法であり、8人中7人が生存するという高い成功率を示した。[ 1 ]
抗血清は、診断用ウイルス学検査室で広く用いられている。ヒトにおける抗血清の最も一般的な用途は、毒液注入による中毒を治療するための抗毒素または抗毒血清としてである。
血清療法（血清療法とも呼ばれる）とは、感染症の原因となっている特定の病原体またはその病原体の成分に対して免疫された動物の血清を用いて感染症を治療する方法である。[ 2 ] [ 3 ]
1890年、エミール・フォン・ベーリングと北里柴三郎は、血清療法に関する最初の論文を発表した。
ベーリングはモルモットを使って血清を生成する技術を開拓した。[ 4 ]ジフテリア菌に感染して生き残った人は二度と感染しないという観察に基づいて、彼は体内で抗毒素が継続的に生成され、感染から生き残った人が同じ病原体に再び感染するのを防いでいることを発見した。
モルモットから得られる抗血清の量は実用的とは言えず、人間を守るのに十分な量の血清を生産するためには、ベーリングはより大型の動物に免疫を与える必要があった。他の大型動物の血清は濃度が十分ではなく、また馬は人間に感染する可能性のある病気を保有していないと考えられていたため、馬が最適な血清生産動物であることが判明した。
第一次世界大戦のため、軍事目的で多数の馬が必要とされた。ベーリングは血清製造施設に必要なドイツ産の馬を十分に確保することが困難だった。彼は主にハンガリーとポーランドといった東欧諸国から馬を入手することにした。ベーリングの資金が限られていたため、彼が選んだ馬のほとんどは屠殺用であったが、他の用途での馬の有用性は血清製造には影響しなかった。血清製造用の馬は穏やかで行儀が良く、健康状態も良好であった。年齢、品種、体高、毛色は関係なかった。[ 5 ]
馬はポーランドまたはハンガリーからドイツ中西部のマールブルクにあるベーリング社の施設に輸送された。ほとんどの馬は鉄道で輸送され、他の貨物と同じように扱われた。果てしない国境越えの間、馬は天候に翻弄された。 [ 6 ]マールブルクに到着すると、馬は検疫施設で3～4週間回復し、そこでデータが記録された。馬は予防接種を受けるために完璧な健康状態である必要があり、検疫施設は他の馬に感染する可能性のある微生物がないことを確認できた。ベーリング社の施設では、馬は命の恩人と見なされていたため、手厚く扱われた。血清製造に使用された個々の馬のうち数頭は名前が付けられ、人間と非人間の両方の医学への貢献が称えられた。
19世紀末、ドイツでは2人に1人の子供がジフテリアに感染しており、15歳までの子供の死因として最も多かった。1891年、ベーリングは史上初めて抗血清を注射することで、ジフテリアに感染した少女の命を救った。血清馬はジフテリア感染者の救世主となった。その後、ジフテリアをはじめとする微生物感染症に対する予防的なワクチン接種が開発され、破傷風、狂犬病、蛇毒に対する治療法も確立された。
1901年、ベーリングはジフテリアの研究で、第1回ノーベル生理学・医学賞を受賞した。
血清療法は感染症の治療にますます普及し、1918年のインフルエンザパンデミックの際にも患者の治療に用いられた。その後、血清療法はポリオ、麻疹、肺炎球菌感染症、インフルエンザ菌b型感染症、髄膜炎菌感染症などの治療にも急速に拡大された。
1920年代、マイケル・ハイデルベルガーとオズワルド・エイブリーは、抗体がウイルスや細菌の莢膜を標的とするタンパク質であることを証明した。1940年代に抗生物質が発見されたことで、抗血清による細菌感染症の治療への関心は薄れたが、エドウィン・コーンが発見した血漿のエタノール分画法（これにより精製抗体が得られるようになった）の開発により、ウイルス感染症への使用は継続された。抗血清は、ジフテリア、破傷風、 B型肝炎、狂犬病、水痘帯状疱疹ウイルス、サイトメガロウイルス、ボツリヌス菌感染症の予防および/または治療のために開発された。しかし、これらの治療法は広く普及しなかった。
1984年、ミルスタインとケーラーは、B細胞をハイブリドーマとして不死化することでマウスモノクローナル抗体を作製する方法を記述した論文でノーベル賞を受賞した。2003年には、新たな技術によってヒトB細胞から重鎖および軽鎖免疫グロブリン遺伝子を増幅し、発現ベクターにクローニングすることが可能になった。2008年には、この方法が改良され、細胞の選別とクローニングの能力が向上したことで、より多くのヒトモノクローナル抗体が発見された。
1996年、米国食品医薬品局（FDA）は、高リスク新生児における呼吸器合胞体ウイルス（RSV）感染を抑制するポリクローナル抗体製剤であるRSV-IGIV（レスピガム）の使用を承認しました。臨床試験では、乳児の入院率が41%、入院期間が53%減少したことから、これは画期的な成果とみなされました。2年後、製品の需要が血漿の供給を上回り始め、初のヒト化モノクローナル抗体であるシナジスが代わりに承認されました。モノクローナル抗体は、品質のばらつきが少なく、血液媒介性疾患のリスクが低く、効力が高いことから、有利となりました。これにより、抗血清の用途が大幅に拡大し、自己免疫疾患の治療への道が開かれました。
過去30年間で、慢性疾患や自己免疫疾患（例：癌、潰瘍性大腸炎）の治療法は大きく変化し、モノクローナル抗体薬が30種類、うち慢性疾患用が28種類承認されました。モノクローナル抗体は現在、HIV、SARS、MERSなどのワクチンなしでウイルス性疾患を治療するための研究が行われています。[ 7 ]
モノクローナル抗体は、急性疾患と慢性疾患の両方の治療に使用されます。急性疾患には、エボラウイルス、毒蛇咬傷、炭疽菌感染症などが含まれますが、これらに限定されません。慢性疾患には、関節リウマチ、潰瘍性大腸炎、ループスなどが含まれますが、これらに限定されません。[ 8 ]
モノクローナル抗体には、マウス由来、キメラ型、ヒト化型、ヒト型の4つの主要な種類がある。
マウス由来モノクローナル抗体は接尾辞「-omab」で識別されます。これらはマウス動物由来であり、ヒトにアレルギー反応を引き起こす可能性があります。[ 9 ]例として、急性リンパ性白血病の治療に使用されるブリナツモマブがあります。[ 8 ]
キメラ型モノクローナル抗体は「-ximab」という接尾辞で識別されます。これらはマウス由来のものとヒト由来のものが混在しています。[ 9 ]例としては、クローン病の治療に使用されるインフリキシマブがあります。[ 8 ]
ヒト化モノクローナル抗体は「-zumab」という接尾辞で識別されます。これらは主にヒト由来ですが、標的に結合する成分が異なります。[ 9 ]例としては、鎌状赤血球症の治療薬であるクリザンリズマブがあります。[ 8 ]
ヒトモノクローナル抗体は接尾辞「-umab」で識別されます。これらはヒト由来です。[ 9 ]例としては、乾癬の治療薬であるウステキヌマブがあります。[ 8 ]
COVID-19パンデミックの初期段階では、信頼できる治療法はまだ見つかっていなかったか、承認されていませんでした。そのため、回復期血漿が可能性として検討され、少なくとも重症例の治療選択肢として使用されています。[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] 2021年5月、インドは、血漿を国のCOVID-19ガイドラインから削除した最初の主要国の1つでした。これは、血漿の有効性の欠如に対する一般からの批判、医療制度への批判、およびShahid Jameel、Soumyadeep Bhaumik、Gagandeep Kang、Soumitra Pathareなどのインドの主要な科学者からの意見を受けてのことでした。[ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]世界保健機関（WHO）は、2021年12月にCOVID-19における血漿の使用を推奨しませんでした。[ 17 ]
モノクローナル抗体（カシリビマブ/イムデビマブ）はCOVID-19の治療薬として開発された。[ 18 ]
2021年6月7日、FDAはアデュカヌマブを承認した[ 19 ]。これは、2003年にメマンチンが承認されてから約20年後に市場に導入された最初の抗アルツハイマー病薬である[ 20 ]。
抗血清中の抗体は感染性病原体、特に抗原に結合します。[ 21 ]すると免疫系は抗体に結合した感染性病原体または病原体を認識し、より強力な免疫応答を引き起こします。抗血清の使用は、刺激を受けていない免疫系を回避できるが、刺激を受けた免疫系を回避するほど強力ではない病原体に対して特に効果的です。病原体に対する抗体の存在は、免疫系が病原体に対して有効な抗体を産生した最初の生存者、または病原体を保有しているが影響を受けない宿主種に依存します。[ 22 ] その後、最初の生存者または病原体を接種され、既存の抗血清のストックによって治癒したドナー生物（ヒトまたは動物）から、さらに抗血清を生産することができます。希釈したヘビ毒は、ヘビ毒自体に対する受動免疫を与える抗血清としてよく使用されます。[ 23 ] [ 24 ]
Horses that were infected by a pathogen were vaccinated thrice in increasing dosage amounts. The time between each vaccination varied from each horse and its health condition. Normally, the horses needed a few weeks to produce the serum in the blood after the last vaccination. Even though they tried to observe the immune system of the horses during this immunization with painstaking care, most of the horses experienced appetite loss, fever, and, in worse cases, shock and dyspnea.
The highest immunization risk for horses was the production of antiserum for snake venom. The horse was immunized with all types of snake venom at the same time because it was not always possible to know by which snake species a person had been bitten. Therefore, the antiserum had to immunize the horse against the venom of every snake species.
In order to find when most antitoxins are produced in the blood cells, frequent blood samples were taken from the horses. At the point when the highest amount of antibodies were produced, 5 liters of blood, a 10th of the blood volume of a horse, were taken through a cannula. The blood was collected in a glass cylinder and brought to the laboratory in the Behring facilities. Above the rouleaux formation which contained the red blood cells, the serum was visible. The color of the serum varied from milky to brown. Concentration and sterility of the serum were checked carefully, and the serum was filtered many times. Protein content was decreased in order to use the serum for humans.
After the blood sampling, the horses could rest for 3 to 4 weeks and received extra food to recover from the blood loss. During this period of time, the horses were especially weak and prone to disease and infection.
Within a few years, with experience and observation of the horses, a rouleaux formation of the blood sample was placed back into the animal's body. This procedure is called plasmapheresis.