新型コロナウイルス

新型コロナウイルスが私たちの生活を大きく変えました。当たり前だったことが当たり前にできず、不自由な生活が二年以上も続いています。新型コロナウイルス感染症は高血圧や糖尿病などのメタボリックシンドロームの人たちや高齢者にとってはかなり厄介な感染症で重症化する人が多いのですが、若者にとってはそれほど恐ろしい感染症というイメージはないかもしれません。死亡率も高齢者と若者とでは二桁も違います。それゆえに、私の周りでも、年寄りのためになぜ僕らがこのような不自由な思いをしなければならないのだ、という若者の声がたくさん聞こえてきました。一理ありますね。一年という時間は、高齢者と若者とでは大きく意味が違います。大学生が四年間の学生生活の半分以上を友達とも会えず、サークル活動もできない状況におかれたことは、本当に気の毒です。

新型コロナウイルスは、もともとコウモリのウイルスだったものがヒトの世界にやってきたと考えられています。このような例は以前にもありました。二〇〇二年にＳＡＲＳ（重症急性呼吸器症候群）という感染症が勃発しました。コウモリ由来のコロナウイルスによる感染症で、致死率が一四〜一五％と非常に高いのが特徴です。幸い報告されてから一年足らずの間で日本に入ってくる前に終息しました。ＳＡＲＳの場合には感染するとほぼ一〇〇％発症したので、患者さんを隔離することで終息させることができました。二〇一二年には、やはりコロナウイルスによるＭＥＲＳ（中東呼吸器症候群）が出てきました。こちらはコウモリからヒトコブラクダを経由してヒトに感染したことがわかっています。ＭＥＲＳは致死率がもっと高く、約三五％と報告されています。コロナウイルスのように動物とヒトの両方に感染するウイルスは珍しくありません。インフルエンザウイルスが典型ですね。ヒトだけでなく、ブタやトリにも感染します。このような感染症を人獣共通感染症といいます。ただし、同じウイルスが感染しても動物によって症状の重さは違います。ブタでは全く症状が出なくてもヒトでは症状が出たりするわけです。コロナウイルスもコウモリにとっては病気を起こすウイルスではないようです。

新型コロナウイルス感染症の場合には、致死率はＳＡＲＳやＭＥＲＳほど高くありません。問題は、感染しても無症状の人が多いことです。つまり、感染していることを知らずにウイルスをはき出して周りの人にうつしてしまうわけです。ウイルスとしては賢い戦略ですね。自分では増えることができないウイルスにとっては感染する相手は大事なお客さんです。お客さんを殺してしまっては商売になりません。お客さんを重症化させずに適度にウイルスを広めてもらうのが一番というわけです。実はコロナウイルスはヒトにとっては身近なウイルスで、これまでに四種類のコロナウイルスがいわゆるかぜのウイルスとして知られていました。これらのウイルスはうまく人間界に入り込んで生き延びているわけです。ですから、新型コロナウイルスもいずれはかぜウイルスとして人間と共存するのではないかと思います。

ウイルスは生物？

私たちのからだは細胞という単位からできています。細胞の中には細胞質と核があり、核の中には染色体があり、さらにその中に私たちの遺伝子であるＤＮＡが折りたたまれて入っています。ＤＮＡはアデニン（Ａ）、チミン（Ｔ）、シトシン（Ｃ）、グアニン（Ｇ）の四つの文字（これを塩基といいます）がつながったひものようなものです。ひもは二重のらせんになっていて、Ａの相手にはＴが、Ｃの相手にはＧが来るようになっています（図序-1）。細胞が分裂して増殖する前にこのＤＮＡが複製されてコピーがつくられます。その際に鋳型となるもとのひもの相手がＡならＴが、ＣならＧが来るように新しいひもがつくられるのです。結果として最初と同じ二重らせんが正確にでき、鋳型となったもとのひもと新しく合成されたひもでできていることから、これを半保存的複製とよんでいます（図序-2）。こうして複製された遺伝子のセットが分裂した細胞にわたされていきます。ＤＮＡが私たちのからだ全体の設計図ですが、そこから私たちのからだができていくためには、この設計図が読まれていかなければなりません。そのために、遺伝子であるＤＮＡの情報がメッセンジャーＲＮＡ（ｍＲＮＡ）に変換されます（図序-3）。ｍＲＮＡはＤＮＡの情報を読みとった一本のひもですが、この際にＤＮＡがＣならｍＲＮＡにはＧ、ＧならＣ、ＴならＡが当てられます。ＤＮＡと違うのは、Ａに対してはＴではなくウラシル（Ｕ）が当てられることです。こうしてつくられたｍＲＮＡから、さらにタンパク質が細胞質でつくられます。ｍＲＮＡはタンパク質の設計図です。タンパク質は二〇種類のアミノ酸がつながったひもで、ｍＲＮＡの文字の三つが一つのアミノ酸に対応します。例えば、ＡＵＧはメチオニン、ＣＧＵはアルギニンのように対応します（図序-3）。こうしてアミノ酸がつながってできたタンパク質は、ひものままではなく折りたたまれてそれぞれ特有の形になります。こうやってできたタンパク質はミオシンなら筋肉をつくり、コラーゲンなら軟骨をつくり、ペプシンなら胃の中で消化酵素としてはたらきます。酵素というのはアミノ酸をつなげてタンパク質をつくったり、逆にタンパク質を分解したり、デンプンをブドウ糖に分解したり、いろいろなはたらきをするタンパク質のことです。このような細胞の分裂や遺伝子のはたらき方は、基本的にはヒトから大腸菌などの細菌まで同じです。

では、ウイルスはどうでしょうか？実はウイルスは自分では増えられません。細胞を乗っとってその細胞がもっているしくみを使って増えます（図序-4）。新型コロナウイルスの場合をみてみましょう。新型コロナウイルスの表面にはスパイクタンパク質と名前の付いたタンパク質があります。このタンパク質が私たちの肺の細胞がもっているＡＣＥ2という受容体（これもタンパク質です）にくっつきます。さらにこれも肺の細胞がもっていてタンパク質を分解するＴＭＰＲＳＳ2という酵素によってスパイクタンパク質の一部が切られると、ウイルスのもっている膜と私たちの細胞の膜がくっついてウイルスが細胞の中に入り込みます。ウイルスにはＤＮＡを遺伝子としてもつウイルスとＲＮＡを遺伝子としてもつウイルスがありますが、新型コロナウイルスの遺伝子はＲＮＡです。このＲＮＡはｍＲＮＡにもなります。新型コロナウイルスのＲＮＡが細胞の中に入ると、ｍＲＮＡからタンパク質をつくる私たちの細胞のしくみを使って、ウイルスのＲＮＡに書かれている情報からウイルスが使うタンパク質がつくられます。最初につくられるタンパク質の一つがＲＮＡを複製する酵素です。私たちはＲＮＡからＲＮＡをつくることができませんから、ウイルスは自分で道具をもっているのです。そのＲＮＡからＲＮＡをつくる酵素によってウイルスのＲＮＡがたくさんつくられます。また、ウイルスそのものをつくるのに必要なタンパク質もどんどんつくります。効率良くいろいろなタンパク質をつくるために、たくさんのアミノ酸をつなげて大きなタンパク質をつくり、それを切って別々のタンパク質をつくることもします。このような大きなタンパク質を切るタンパク質分解酵素（プロテアーゼ）も自分の遺伝子の中に設計図としてもっています。こうやって私たちの細胞の中でウイルスの遺伝子やタンパク質をたくさんつくり、それを組み立てて新しいウイルスが生まれるのです。一個のウイルスから一〇〇〜一〇〇〇個のウイルスが生まれ、小胞体とよばれる部分を通って外へ出ていきます。このときに私たちの肺の細胞は壊れて死んでしまいます。それによって肺の機能が下がり、さらにウイルスをやっつけようとたくさんの免疫細胞が集まってきて炎症を起こします。それによって肺炎になるのです。

一般に、ウイルスは自分では増えられないことから生物とはいえませんが、私たちの細胞に入り込んで増え、細胞の性質を変化させたり細胞を殺したりすることによって病気を起こします。

ウイルスと戦う免疫

ウイルスと共存できるようになるまでは私たちは自分自身をウイルスから守らなければなりません。現在、新しい感染症と戦うためには大きく二つの方法があります。一つは治療薬の開発、もう一つはワクチンの開発です。どちらも通常は五〜一〇年、長いとそれ以上かかりますが、新型コロナウイルスではとても早く開発されました。これには理由があります。ＳＡＲＳやＭＥＲＳが出現して以来、世界中でその治療薬やワクチンの開発が続けられてきたので、コロナウイルスに関する知識はたくさん集積されていました。それが活きたわけです。治療薬に関していえば、以前出現したＳＡＲＳやＭＥＲＳのウイルスに対して開発してきたもののなかに新型コロナウイルスにも効くことがわかったものがいくつもあります。

治療と並行して予防も大切ですね。手洗いや消毒をこまめにして三密を避けながら感染しないように予防することが大切ですが、ワクチン接種はもっと積極的な予防法です。新型コロナウイルスではワクチンもとても速いスピードで開発されましたが、これも過去の経験が活きています。新型コロナウイルスではじめて使われたｍＲＮＡワクチンも、遡れば二〇年くらいの研究の歴史のうえに開発されました。

ワクチンの原理は “二度なし” 現象です。はしか（麻疹）にかかればはしかには二度とかかりませんが、水ぼうそう（水痘）にはかかります（図序-5）。逆に、水ぼうそうにかかれば二度と水ぼうそうにはかかりませんが、はしかにはかかります。このように、私たちのからだは過去に感染したウイルスなどの微生物を記憶できる能力をもっています。これが免疫の力です（図序-6）。はしかにかかると、はしかウイルスにくっついて感染させないようにする “抗体” というタンパク質がからだの中でつくられます。抗体をつくるのは白血球の一種のＢ細胞とよばれるリンパ球です。また、はしかウイルスが感染した細胞を見つけ出して殺すキラーＴ細胞という、これまたリンパ球の一種のＴ細胞が現れます。私たちのからだは約三七兆個の細胞でできていますが、そのなかの一兆個がリンパ球です。リンパ球は一つひとつが別のウイルスや細菌などの異物を見つけ出して戦う能力をもっています。私たちのからだの中にははしかウイルスや水ぼうそうウイルス、さらには新型コロナウイルスと戦えるリンパ球がもともといるのですが、その数はとても少数です（図序-6‌①）。はしかに感染すると、はしかウイルスと戦えるリンパ球が急激に増えます。そしてＢ細胞は抗体をつくり、Ｔ細胞ははしかウイルスに感染した細胞を殺すキラーＴ細胞になります。これらのはたらきではしかが治ると、その人のからだの中でははしかウイルスと戦えるリンパ球が一〇万倍以上に増え、血液中にははしかウイルスにくっついて感染を抑える抗体ができています（図序-6‌②）。そのために、これらのリンパ球や抗体のはたらきで、二度目の感染の際にはすみやかに戦って発症を防いでくれるのです。実は、二度目は「かからない」という意味は「感染はするが発症はしない」という意味です。発症する前にウイルスを処理してしまうために、発症しないかあるいは発症しても軽症で終わるのです。はしかにかかって治った人のからだの中では、水ぼうそうウイルスと戦えるリンパ球は増えていませんね。だからこの人は水ぼうそうにはかかります（図序-6‌③）。でも、はしかのときと同じようなことが起こり、水ぼうそうが治った後には、この人のからだの中には水ぼうそうウイルスと戦えるリンパ球がたくさんに増えていて、水ぼうそうウイルスにくっついて感染を防ぐ抗体もつくられるようになるのです（図序-6‌④）。本書では免疫が私たちのからだの中ではたらくしくみについて詳しくお話ししていきます。

新型コロナウイルスワクチンを接種する目的は、新型コロナウイルスと戦えるリンパ球をからだの中で増やし、新型コロナウイルスにくっついて感染を防ぐ抗体をつくらせ、新型コロナウイルスが感染した細胞を殺すキラー細胞を増やすことで、新型コロナウイルスに対する免疫を獲得することです。新型コロナウイルスのワクチンを接種したヒトが感染すると “ブレークスルー感染” といって騒いでいますが、感染するのは当たり前です。感染しても無症状か軽症で終わらせるのがワクチンの目的なのです。そして、その人からはき出されるウイルスの数を少なく抑えることもワクチンの目的です。ワクチンについては本書の後半で詳しくお話ししましょう（第7章1参照）。

免疫は難しい？

免疫というと、「興味はあるのですがとても難しいです」といわれます。その一つの理由は耳慣れない言葉がたくさん登場するために、迷子になってしまうことが多いからのようです。一方で、「予防接種（ワクチン）をすれば小児マヒに免疫ができる」というように、免疫という言葉はそれなりに身近な言葉ではないでしょうか？私は好きではありませんが「免疫力」という言葉もあちこちで出会います。免疫と訳される英語のimmunityの語源はラテン語のimmunisあるいはimmunitusで、税金や役務・徴用を免がれるという意味です。税関における外交官特権にも検査や関税を免れるという意味でimmunityが使われます。これが病気（疫）から逃れるという意味にも使われるようになったわけです。学問としての免疫の歴史は一三〇年くらいありますが、不思議な現象が多く、分子生物学という学問が確立するまでは物質レベルでの説明が難しかったので、どちらかというと理論が先行することが多かったように思います。実態がわからないにもかかわらず、 “何とか因子” とよばれるもの（実態がわからないので因子とよんでよいのかどうかもわかりませんね）は、一時期には一〇〇以上もありました。

このように免疫の話をするときは、わけのわからない言葉を使って議論を進めるので、専門ではない人には何が問題になっているのかすら、さっぱりわからないのです。私自身は、一九八〇年代にリンパ球を使って細胞がどのようにして分裂・増殖するのかを研究しはじめたのですが、結果的にそれが免疫との出会いでした。リンパ球というのは免疫で登場する細胞なので、免疫を勉強しなくてはと考えて日本免疫学会の発表会に参加したのですが、その場は驚きの連続でした。まず、誰かが発表をはじめると、すぐにマイクの前に質問者の列ができるのです。まだ発表していないのにですよ？後から聞くと、ある現象を説明するのにいくつかの理論があり、誰がどのような理論で話をするのかあらかじめわかっているので、違う意見をもつ人はこれから話す人に自分の意見を言うために最初から並んで意見を言う機会を確保しようとしていたそうです。驚きました。そしていったん口を開けば当時の私にとっては意味不明な言葉を駆使しながら口角泡を飛ばして議論をするわけです。一瞬、外国へ来たような錯覚を起こしたのを記憶しています。それから二、三年してようやく “言葉の壁” を乗り越えたときには、免疫のおもしろさや巧妙さにすっかり魅せられてしまっていました。考えてみれば、一九八〇年代というのは実験手法の劇的な発展があり、免疫でみられる多くの現象が遺伝子やタンパク質などの物質をもとに理解されるようになりはじめた時代でした。そこで起こったことは、それまでは雲をつかむような話だった免疫を、いわば生命科学の共通語で語ることを可能にしてくれたということでした。

誰もが知っている免疫のはたらき：靴擦れとツベルクリン検査

傷口が化膿するとうみ（膿）が出ますし、ひどい靴擦れをつくると脚のつけ根のリンパ腺が腫れますね。これは誰でも経験している身近な免疫のはたらきです。うみは白血球が微生物と戦った死骸です。ちなみに、「リンパ腺」は正確には「リンパ節（lymph node）」というのですが、「リンパ腺」という呼び名には歴史的な経緯があります。かつて、リンパ節はホルモンなどをつくる内分泌器官と考えられていた時期があり、それゆえに内分泌器官をあらわす「腺（gland）」とよばれたのです。一九五〇年代の論文には「lymph gland」と記載されています。後述する胸腺と扁桃腺も同様で、かつてはホルモンをつくる場所と考えられていました。英語では「thymus」と「tonsil」ですが、日本語ではここでも「腺」という言葉が残っています。

腫れるといえば、皆さんツベルクリン検査を受けた経験があるでしょう。ツベルクリン検査は結核に対する免疫の有無を調べる検査です。結核菌の成分を皮下に注射して、その部分が腫れるかどうかを調べます。皆さんが小学校で検査したときには皮膚には何の反応も現れない陰性の人がたくさんいませんでしたか？その場合、免疫を誘導するために、ＢＣＧというヒトにはほとんど病気を起こさないウシの結核菌を注射します。ＢＣＧに対して免疫ができると、ツベルクリン検査をしたときに結核菌の成分を注射した部分が赤く腫れて陽性になるのです。この検査は、免疫ではたらく細胞のなかでも特にＴ細胞とよばれるリンパ球のはたらきを自分の目で見ることができる数少ない機会です。Ｔ細胞が重要な役割を担っている免疫のはたらきを “細胞性免疫” とよんでいます（第6章4参照）。これに対して、抗体が重要な役割を果たす免疫のはたらきを “液性免疫” とよびます（第6章3参照）。

拒絶反応という言葉を知っているでしょう。角膜や腎臓などの移植はしばしば行われておりうまくいっていますが、やけどの治療をしようとして他人の皮膚を移植しても、まず絶対に成功しません。現在注目を浴びているｉＰＳ細胞による再生医療においても拒絶反応を避けることは大きな課題です（第7章4参照）。なぜかというと、免疫は、Ｔ細胞が中心となって自分以外の組織や細胞を見分けて殺してしまうからです。Ｔ細胞は、ウイルスが感染した細胞を探し出して殺す役割ももっています。拒絶反応もウイルスに対する戦いも細胞性免疫が関与します。

ワクチンの話で出てきたように、 “二度なし” が免疫の大きな特徴です。過去に感染したウイルスなどを記憶できることから、このような記憶を免疫記憶とよんでいます。また、免疫記憶を伴う免疫のはたらきを “獲得免疫” といいます（第1章1参照）。獲得免疫の主役はＴ細胞とＢ細胞です。ワクチンやツベルクリン検査は獲得免疫の応用です。これに対し、細菌の感染でうみが出るのはどのような細菌に対しても起こります。ここでの主役は好中球やマクロファージとよばれる白血球です。このような、一見何にでもはたらく免疫を “自然免疫” とよんでいます（第1章2参照）。Ｔ細胞はウイルス感染細胞を殺すだけではなく、Ｂ細胞が抗体をつくる際に手助けをしたり、好中球やマクロファージに作用してその殺菌作用を増強するさまざまな物質をつくったりします。液性免疫ではＢ細胞が、細胞性免疫ではＴ細胞が主役ですが、Ｂ細胞とＴ細胞は共同して自然免疫とともに私たちのからだを感染から守るために重要な役割を果たしています。

とても複雑で難しそうな免疫ですが、一つひとつひもといていくと、複雑さゆえの巧妙さに、皆さんもきっと魅せられるはずです。それでは、免疫の世界へ皆さんをご案内することにしましょう。