ワクチンとは何か？
最後に見直したもの： 06.07.2025
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感染症の具体的な予防には、病原体との自然な接触前に能動免疫の形成を可能にするワクチンが使用されます。
1つの感染症を予防するためのワクチンはモノワクチン、2つの感染症を予防するためのワクチンはディワクチン、3つの感染症を予防するためのワクチンはトラボワクチン、複数の感染症を予防するためのワクチンはポリワクチンと呼ばれます。アソシエイテッドワクチンとは、様々な微生物の抗原とアナトキシンの混合物を含むワクチンです。多価ワクチンとは、1つの感染症（レプトスピラ症、大腸菌症、サルモネラ症、ミンクの緑膿菌症、マレック病など）の病原体の血清学的型を複数含むワクチンです。
感染症の免疫予防にはさまざまな種類のワクチンが使用されています。
生ワクチン
ワクチンは、様々な栄養培地で培養された微生物（細菌、ウイルス、リケッチア）のワクチン株の懸濁液です。通常、ワクチン接種には、毒性が弱められた、または毒性が失われたものの、免疫原性は完全に保持された微生物株が使用されます。これらのワクチンは、人工的または自然条件下で弱毒化された（弱毒化された）非病原性病原体に基づいて製造されます。ウイルスおよび細菌の弱毒化株は、毒性因子の形成に関与する遺伝子を不活性化するか、または毒性を非特異的に低下させる遺伝子の変異によって得られます。
近年、組み換えDNA技術を用いて、一部のウイルスの弱毒化株が作製されています。天然痘ウイルスのような大きなDNAウイルスは、外来遺伝子をクローニングするためのベクターとして機能します。このようなウイルスは感染力を維持し、感染した細胞は導入された遺伝子によってコードされたタンパク質を分泌し始めます。
ワクチン株は、遺伝的に固定された病原性および感染症を引き起こす能力の喪失により、注射部位、そして後に局所リンパ節および内臓において増殖する能力を保持します。ワクチン感染は数週間持続し、顕著な臨床症状を伴わず、病原性微生物株に対する免疫の形成につながります。
生弱毒化ワクチンは、弱毒化された微生物から得られます。微生物の弱毒化は、不利な条件下で培養することによっても達成されます。多くのワクチンは、保存期間を延ばすために乾燥状態で製造されます。
生ワクチンは、病原体の抗原セットを完全に保存し、より長い免疫状態を提供するという点で、不活化ワクチンに比べて大きな利点があります。しかし、生ワクチンの有効成分は生きた微生物であるため、微生物の生存能力とワクチンの比活性の維持を確保するための要件を厳密に遵守する必要があります。
生ワクチンには防腐剤が含まれていないため、生ワクチンを扱う際には、無菌性と消毒の規則を厳守する必要があります。
生ワクチンは保存期間が長く（1年以上）、2〜10℃の温度で保管されます。
生ワクチン投与の5〜6日前とワクチン接種後15〜20日は、抗生物質、スルホンアミド、ニトロフラン薬、免疫グロブリンは免疫の強度と持続期間を低下させるため、治療に使用できません。
ワクチンは7〜21日で能動免疫を作り出し、平均して最長12か月持続します。
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不活化ワクチン
微生物を不活化するために、加熱、ホルマリン、アセトン、フェノール、紫外線、超音波、アルコールなどが用いられます。このようなワクチンは危険ではありませんが、生ワクチンよりも効果は劣ります。しかし、繰り返し投与することで、かなり安定した免疫を形成します。
不活化ワクチンの製造においては、不活化プロセスを厳密に管理すると同時に、殺菌した培養物中の抗原セットを保存する必要があります。
不活化ワクチンには生きた微生物は含まれていません。不活化ワクチンの高い効果は、免疫反応を引き起こす一連の抗原が不活化微生物培養物中に保存されているためです。
不活化ワクチンの高い効率を得るには、生産株の選択が非常に重要です。多価ワクチンの製造には、様々な血清群や微生物の変異体の免疫親和性を考慮し、幅広い抗原を持つ微生物株を使用するのが最適です。
不活化ワクチンの製造に使用される病原体の範囲は非常に多様ですが、最も広く使用されているのは細菌性（壊死性細菌症に対するワクチン）とウイルス性（シチョルコボ 51 株由来の狂犬病に対する不活化乾燥培養ワクチン）です。
不活化ワクチンは2～8℃で保管してください。
化学ワクチン
微生物細胞とアジュバントを混合した抗原複合体から構成されています。アジュバントは抗原粒子を肥大させ、ワクチンの免疫原性を高めるために使用されます。アジュバントには、水酸化アルミニウム、ミョウバン、有機油、鉱油などがあります。
乳化または吸着された抗原はより濃縮されます。体内に導入されると、抗原は沈着し、注射部位から少量ずつ臓器や組織に侵入します。抗原のゆっくりとした吸収により、ワクチンの免疫効果が持続し、毒性およびアレルギー性が大幅に軽減されます。
化学ワクチンには、豚丹毒および豚連鎖球菌症（血清群 C および R）に対する寄託ワクチンが含まれます。
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関連ワクチン
これらは、様々な感染症を引き起こす微生物の培養物の混合物で構成されており、互いの免疫特性を抑制しません。このようなワクチンを投与すると、体内に複数の疾患に対する免疫が同時に形成されます。
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アナトキシン
これらは、毒性を持たないものの抗原性を保持する毒素を含む製剤であり、毒素を中和するための免疫反応を誘発するために使用されます。
アナトキシンは、様々な微生物の外毒素から生成されます。この工程では、毒素をホルマリンで中和し、38～40℃の恒温槽で数日間保存します。アナトキシンは本質的に不活化ワクチンの類似体です。バラスト物質から精製され、水酸化アルミニウムに吸着・濃縮されます。吸着剤はアナトキシンに導入され、アジュバントとしての特性を高めます。
アナトキシンは長期間持続する抗毒素免疫を生み出します。
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組み換えワクチン
遺伝子工学的手法を用いることで、組み換え（ハイブリッド）DNA分子の形で人工的な遺伝子構造を作り出すことが可能です。新しい遺伝情報を持つ組み換えDNA分子は、ベクターと呼ばれる遺伝情報キャリア（ウイルス、プラスミド）を用いて受容細胞に導入されます。
組み換えワクチンの製造にはいくつかの段階があります。
- 必要な抗原の合成を確実にする遺伝子のクローニング。
- クローン化された遺伝子をベクター（ウイルス、プラスミド）に導入すること。
- ベクターの生産細胞（ウイルス、細菌、真菌）への導入。
- 体外細胞培養;
- 抗原の分離と精製、または抗原産生細胞のワクチンとしての使用。
完成品は、天然の参照薬、または前臨床および臨床試験に合格した遺伝子組み換え薬の最初のシリーズの 1 つと比較してテストする必要があります。
BGオルリャンキン（1998）は、防御タンパク質の遺伝子を組み込んだプラスミドDNA（ベクター）を体内に直接導入することで、遺伝子組み換えワクチン開発の新たな方向性が確立されたと報告しています。このワクチンでは、プラスミドDNAは増殖せず、染色体に組み込まれず、抗体産生反応を引き起こしません。防御タンパク質のゲノムを組み込んだプラスミドDNAは、本格的な細胞性免疫応答と体液性免疫応答を引き起こします。
1つのプラスミドベクターをベースに、防御タンパク質をコードする遺伝子のみを改変することで、様々なDNAワクチンを構築できます。DNAワクチンは、不活化ワクチンの安全性と生ワクチンの有効性を兼ね備えています。現在、狂犬病、オーエスキー病、感染性鼻気管炎、ウイルス性下痢症、RS感染症、A型インフルエンザ、B型肝炎およびC型肝炎、リンパ性脈絡髄膜炎、ヒトT細胞白血病、ヒトヘルペスウイルス感染症など、様々なヒト疾患に対する20種類以上の組み換えワクチンが開発されています。
DNAワクチンには他のワクチンに比べて多くの利点があります。
- このようなワクチンを開発する場合、病原体の弱毒化株や遺伝子組み換え動物を入手する長くて高価なプロセスとは対照的に、必要な病原体タンパク質をコードする遺伝子を含む組み換えプラスミドを迅速に入手することが可能です。
- 得られたプラスミドを大腸菌細胞で培養し、さらに精製する際の技術的効率と低コスト。
- ワクチン接種を受けた生物の細胞で発現したタンパク質は、本来のタンパク質に可能な限り近い構造を持ち、高い抗原活性を有しますが、これはサブユニットワクチンを使用する場合には必ずしも達成されるわけではありません。
- ワクチン接種を受けた人の体内のベクタープラスミドの排除は、短期間のうちに起こります。
- 特に危険な感染症に対する DNA ワクチン接種では、免疫の結果として病気を発症する可能性はまったくありません。
- 長期にわたる免疫が可能です。
以上のことから、DNAワクチンは21世紀のワクチンと言えるでしょう。
しかし、ワクチンによる完全な感染制御という考えは、エイズの大流行によって揺らいだ1980年代後半まで存続した。
DNA免疫もまた、万能薬ではありません。20世紀後半以降、免疫予防では制御できない病原体がますます重要になっています。これらの微生物の持続感染は、抗体依存性感染増強現象、あるいはプロウイルスがマクロ生物のゲノムに組み込まれる現象を伴います。特異的予防法は、感受性細胞の表面にある認識受容体を阻害すること（ウイルス干渉、受容体に結合する水溶性化合物）や、細胞内での増殖を阻害すること（病原体遺伝子のオリゴヌクレオチドおよびアンチセンス阻害、特異的細胞毒素による感染細胞の破壊など）によって、病原体の感受性細胞への侵入を阻害することに基づいています。
プロウイルスの組み込みの問題は、例えばプロウイルスを含まない系統を取得するなど、遺伝子組み換え動物のクローン化によって解決できます。したがって、抗体依存性感染増強や宿主ゲノムにおけるプロウイルスの保存を伴わない持続性病原体に対しては、DNAワクチンを開発する必要があります。
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血清学的予防と血清学的治療
血清は体内で受動免疫を形成し、その効果は2～3週間持続し、危険にさらされている地域での患者の治療や病気の予防に使用されます。
免疫血清には抗体が含まれているため、最大の治療効果を得るために、病気の初期段階から治療目的で用いられることが最も多いです。血清には微生物や毒素に対する抗体が含まれている可能性があるため、抗菌血清と抗毒素血清に分けられます。
バイオファクトリーおよびバイオコンプレックスでは、免疫血清産生菌を用いた二段階のハイパー免疫化によって血清が得られます。ハイパー免疫化は、所定の計画に基づき、抗原（ワクチン）の投与量を増加させながら実施されます。第一段階ではワクチンを投与（1～2回）し、その後、計画に基づき、産生菌株の毒性培養物を長期間にわたり、投与量を増加させながら投与します。
したがって、免疫抗原の種類に応じて、抗菌血清、抗ウイルス血清、抗毒性血清が区別されます。
抗体は、微生物、毒素、またはウイルスが標的細胞に侵入する前に、主にそれらを中和することが知られています。そのため、病原体が細胞内に局在する疾患（結核、ブルセラ症、クラミジアなど）では、効果的な血清療法の開発は未だ実現されていません。
血清治療薬および予防薬は、主に緊急の免疫予防または特定の免疫不全の除去に使用されます。
抗毒素血清は、大型動物に抗毒素、そして毒素を段階的に投与して免疫化することで得られます。得られた血清は精製・濃縮され、バラストタンパク質が除去され、活性によって標準化されます。
抗菌薬や抗ウイルス薬は、対応する不活化ワクチンまたは抗原で馬を高度免疫化することによって生産されます。
血清製剤の作用の欠点は、形成される受動免疫の持続期間が短いことです。
異種血清は 1 ～ 2 週間免疫を作り出し、相同グロブリンは 3 ～ 4 週間免疫を作り出します。
ワクチンの投与方法と順序
ワクチンや血清を体内に導入する方法には、非経口的方法と経腸的方法があります。
非経口法では、薬剤は皮下、皮内、筋肉内に投与され、消化管を迂回することができます。
生物学的製剤の非経口投与のタイプの 1 つはエアロゾル (呼吸器) であり、ワクチンまたは血清が吸入によって呼吸器に直接投与されます。
経腸投与法では、生物学的製剤を食物または水とともに経口投与します。この方法では、消化器系および胃腸管バリアによって製剤が破壊されるため、ワクチンの消費量が増加します。
生ワクチンの導入後、免疫は7〜10日で形成され、1年以上持続しますが、不活化ワクチンの導入により、免疫の形成は10〜14日目までに終了し、その強度は6か月間持続します。