[公開日] 2024 年 1 月 15 日午後 1 時 33 分 (グリニッジ標準時)
[質問] ガブリエラ、12 歳、アメリカ合衆国、テキサス州 アービング
[答えてくれる先生] Joseph Larkin III
ジョセフ・ラーキン三世 博士 アメリカ合衆国、フロリダ大学 微生物学・細胞科学准教授
若い頃は、放課後に白黒テレビで「バットマン: Batman」を見ていました。 通常、バットマンはジョーカー、ペンギン、パズラー、キャットウーマン、または通常の対戦相手のいずれかと対戦します。 ただし、場合によっては、バットマンはそれらすべてに同時に直面しなければならないこともあります。
バットマンのように、免疫システムがすべてのライバルと一度に対峙しなければならないとしたらどうなるでしょうか?
私は免疫学者で、大学の学部生に免疫学の基礎を教えています。 私の研究は一般に、免疫反応を調節し、自己免疫疾患（免疫系が自分の体を攻撃する状態）を予防する要因に焦点を当てています。 新型コロナウイルス感染症の原因となるウイルスなどの病原体に対する免疫をどのように構築するかを研究している科学者として、免疫システムが同時に複数の脅威とどのように戦うのかを理解することは、私にとって非常に重要です。
風邪と同時に溶連菌感染症 (strep throat) にも罹らない理由はありません。 実際、1 つの敵を撃退すると、防御に穴が開き、別の日和見病原体 (opportunistic pathogen*) がそこにつけ込む可能性があります。(注１*)
BAM！ ライバルを理解する
考慮すべき最初の点は、免疫システムが何からあなたを守っているかということです。 潜在的な悪者には、がん細胞や、感染症を引き起こす細菌、ウイルス、真菌などを含む危険な微生物が含まれます。 免疫システムはまた、体の表面や内部に生息する健康な細胞や有益な微生物を損傷しないように注意する必要があります。
あなたは空気を吸うたびに何千もの微生物と相互作用します。 免疫システムはそれらすべてと対峙しているのでしょうか? ある程度はそうです。
ライバルが血液や組織内に足場を築くと、戦うには多大なエネルギーが必要となるため、そもそもライバルが体内に侵入するのを防ぐために免疫システムが機能します。 皮膚、鼻水、唾液、涙は重要な防御の第一線となります。 これが、皮膚を失いすぎた火傷患者が圧倒的な感染症で死亡することが多い理由です。防御バリアが脆弱になり、病原体が流入してきます。
免疫系は、細胞戦争を繰り広げるよりも、鼻水に含まれる微生物を捕まえて鼻から吐き出すこと、または手の皮膚から微生物を洗い流す時間を与えることを非常に好みます。 病原体と戦うために免疫細胞の軍隊を集めるには多大なエネルギーが必要で、気分も悪くなります。
たとえば、免疫システムは体温を上昇させ、微生物が住み着いて増殖するのに不快な場所にしますが、その発熱により何日も横になりたくなる場合もあります。
BOOM! 彼らの弱点はどこにあるのでしょうか？
バットマンが複数の敵と対峙したとき、彼はすべての敵に共通する弱点を見つけ、それをターゲットにして彼らの計画を阻止しました。 免疫システムもまったく同じ戦略を使用します。
特定の微生物が病原体とみなされる主な理由は、それらが皮膚ではなく体内など、間違った場所に存在し、損傷を引き起こすからです。 病原体は、その表面に病原体関連分子パターン (PAMP*) と呼ばれる特定の部分を持っています。(注２*)
非常に重要なことは、あなたの体はPAMPSを生成しないということです。 これは、免疫システムが PAMP に遭遇すると、それが存在すべきではないと認識し、攻撃を開始することを意味します。 同じ PAMP が多くの異なる病原体に存在するため、1 つの PAMP と戦う戦略で多くの病原体を倒すことができます。
体中の細胞には、PAMPS を認識し、PAMPS が付着しているものを破壊する分子が存在します。 それはあたかも免疫システムが敵のみを攻撃できるブービートラップを仕掛けているかのようです。
これらのブービートラップの多くは、トールライク受容体: toll-like receptors*(TLR) です。 この分子ファミリーは、多くの細胞の表面および内部に存在します。 微生物がこれらのブービートラップに接触すると、他の細胞に潜在的な危険を警告するアラームが作動します。 専門用語では、この警報は炎症と呼ばれます。(注3*)
SPLAT! 守備隊を編成する
バットマンはジョーカー、ペンギン、キャットウーマンと戦うための新しい戦略を考える必要がありますが、人間の免疫システムはずっと前に計画を立てていました。
2019 年に新型コロナウイルス感染症 (COVID-19) を引き起こすウイルスが出現したとき、それはおそらく人々の免疫システムがこれまで見たことのないものでした。 しかし、ウイルスの成分を標的とする免疫細胞をすでに持っている人もいます。 そんなことがあるでしょうか？
免疫系は、これまで遭遇したことのない、抗原 (antigens)、またはがん (cancers) や微生物 (microorganisms) のユニークで認識可能な部分に特異的な多くの免疫細胞を生成します。 これは、DNA の断片が ランダムに組み換えられて 独自の免疫細胞受容体を形成するプロセスを通じて起こります。 これらの各免疫細胞の DNA は、体内の他の細胞の DNA とは異なります。 研究者らは、各人は 少なくとも1兆通りの異なる 免疫受容体の組み合わせを生成できると考えており、これは平均的な人が生涯で直面する 病原体の数よりも多い と考えられています。
免疫系は多くの免疫細胞を生成しますが、免疫細胞が認識する抗原にさらされていないため、そのほとんどは使用されません。 しかし、免疫細胞が抗原を認識すると、急速にそれ自体のコピーを多数作成します。 病原体も急速に増殖する可能性があるため、クローン選択により、病原体と戦うための軍隊を迅速に編成することができます。
通常、この戦略は、風邪と目の感染症を同時に患っている場合など、1 つまたは 2 つの重複感染症にうまく機能します。 しかし、同時に 1 兆個の病原体に感染したらどうなるでしょうか? それぞれの微生物に対抗する適切な軍隊を一度に構築するには、膨大なエネルギーと時間がかかります。 残念ながら、この挑戦によって免疫システムが圧倒され、あなたはおそらく死亡するでしょう。
幸いなことに、バットマンと同様、人間の免疫システムは通常、ライバルとの戦いを自分に有利な方向に変える最善の方法を見つけ出し、エピソードの最後の数分で勝利を導き出します。
この記事は、クリエイティブコモンズライセンス(CCL)の下で The Conversation と各著作者からの承認に基づき再発行されています。日本語訳は archive4kids の翻訳責任で行われています。オリジナルの記事を読めます。original article.
[編集者注]
(注１*) opportunistic pathogen 日和見病原体 すべての病原体はある程度宿主にダメージを与え、通常は病原体と感染した宿主の防御との相互作用により感染症を引き起こします。 臨床医は、感染性微生物を宿主防御の状態に応じて、一次病原体または日和見病原体のいずれかに分類します。 一次病原体は、正常で健康な宿主内での存在または活動の結果として病気を引き起こし、その固有の病原性は、部分的には、それらが繁殖し拡散する必要性から生じる必然的な結果です。 抵抗力が低下した宿主に感染症を引き起こす微生物は、日和見病原体として分類されます。LibreTexts-BIOLOGY
(注２*) PAMPs 病原体関連分子パターン (PAMP) は、関連する微生物のグループに共有される分子であり、これらの微生物の生存に必須であるが、哺乳類細胞とは関連していません。(人間は持っていないので) PAMPは、保存されているいくつかの非自己分子を識別することで、自然免疫応答を活性化し、感染から宿主を保護するのに役立っている。Wikipedia
(注3*) toll-like receptors トールライク受容体 (TLR) は、自然免疫系で重要な役割を果たすタンパク質の一種です。 これらは、通常、マクロファージや樹状細胞などのセンチネル細胞上に発現する単一スパニング受容体であり、微生物由来の構造的に保存された分子を認識します。 これらの微生物が皮膚や腸管粘膜などの物理的障壁に到達すると、免疫細胞反応を活性化するTLRによって認識されます。wikipedia
