●医学・医療安全の科学――［ I ］医学研究における安全性

2．微生物実験と安全性
野本明男＊

微生物の中には病原性を有し，ヒトの感染症の原因となるものが数多く存在する．
病原微生物研究，すなわち病原微生物による感染・発症のメカニズムを解明し，当該病原微生物制御のための戦略開発を目指す研究は，医学領域の必須の研究である．また，微生物と宿主の間の分子レベルでの相互作用を解析する研究から，生物学上の重要な発見が数多くなされており，先端生物学研究の重要な分野としても位置づけることができる．
病原微生物は，プリオン，ウイルス，細菌，真菌，寄生虫などに大きく分類されている．古くから知られている病原微生物の一部に対しては，予防ワクチンや治療薬などが開発されているが，対処法が確立していないものも多い．さらに，近年次々登場してくる新興・再興感染症は，改めて病原微生物研究の重要性を認識させるに至っている．
病原微生物を扱う実験の安全性に関する指針が設けられたのは，ごく最近である．
病原微生物を封じ込めることにより，実験者を守り，また病原微生物の外部への漏出を防ぐために設けられた．それまでは実験者は感染の危険を覚悟しながら，その技術によって封じ込めを行ってきた．現在は，最も危険な微生物に分類され，BSL（biosafety level）4 の設備を要求されるマールブルグウイルスの分離・同定も，手袋・マスク・通常の防護服着用で，マールブルグ大学のまったく普通の研究室で，感染事故もなく行われたのである．SARS ウイルス（BSL3）の実験室内感染が報じられているが，実験者が病原微生物の取り扱い方を習熟することがいかに大事であるかを示している．感染様式，感染経路，不活化の方法など，微生物が持つ性質をよく理解することも，安全な実験にとって必須である．近年，ウイルス発現ベクターは，微生物取り扱いに慣れない研究者によっても多用されているが，このような実験者もウイルスの性質をよく理解する必要があろう．

Safe experiment on microbiology
AKIO NOMOTO Department of Microbiology, Graduate School of Medicine, The University of Tokyoのもと・あきお：東京大学大学院医学系研究科微生物学教授．昭和49年東京大学大学院薬学系研究科修了．昭和57年東京大学医学部助教授．昭和62年東京都臨床医学総合研究所部長．平成３年東京大学医科学研究所教授．平成12年現職．主研究領域／ウイルスの分子生物学．
＊Key words

病原微生物
感染
取り扱い技術
封じ込め

医学・医療安全の科学 11表1

1．微生物とは微生物は，プリオン，ウイルス，細菌，真菌，寄生虫などに大別されている（表 1）．プリオンはタンパク質のみからなり，遺伝物質である核酸を保有していない．ウイルスは遺伝物質として DNA または RNA を持つが，1）微生物の種類と特徴

微生物

プリオン
ウイルス
リケッチア
クラミジア
細菌
真菌
寄生虫

非生物
非生物
原核生物
原核生物
原核生物
真核生物
真核生物

単独増殖

ゲノム×
×
×
×
○
○
○

×
○
○
○
○
○
○

栄養を取り込む機能，2）エネルギー産生機能，3）タンパク質生合成機能など，生物として必須の機能を持っていないので，プリオン複製しないため，病気を起こすものでないと，同様に生命体とはいえない．これらの微生物発見は極めて困難である．科学技術の進歩には，生体に寄生してのみ増殖・複製が可能で伴い，将来は，感染によりむしろ健康を得らある．ウイルスは，独自の遺伝情報系を保持れるというようなウイルスが発見される可能しており，感染細胞内では各ウイルスに応じ性もある．今後明らかとなる未知の微生物にたライフサイクルにより増殖・複製する．細対する興味はつきない．

菌，真菌，寄生虫は，栄養を与えれば単独で増殖することができるので生命体である．
生命体である微生物は，原核生物と真核生2．病原微生物物に分けることができる．細菌の細胞には核医学領域で扱う微生物は，病原微生物が多が存在しないので原核生物，真菌や寄生虫のく，研究遂行上，感染する危険が常に伴う．

細胞には核が存在するので真核生物である．

実験者への感染に留まらず，実験室外への拡ウイルスは，バクテリオ・ファージのように散が起こらないよう十分注意を払った取り扱

原核生物に感染するものと，真核生物に感染いが要求される．
病原微生物の取り扱いには，するものとがある．ウイルスは宿主の核酸合

当該病原微生物をよく知り，それに応じた取成機能やタンパク質生合成機能を利用して，り扱いに習熟していることが最も重要であ

宿主細胞内で増殖するため，宿主が持つこれる．現在は，最も危険な微生物に分類され，ら機能のメカニズムを解明するために使用さBSL（biosafety level）4 の設備が要求されるれた．それゆえ，多くの生物学上重要な発見

マールブルグウイルスの分離・同定は，手がウイルス複製研究の中から生まれている．

袋・マスク・通常の防護服着用で，マールブ

逆転写酵素，RNA スプライシング，キャップ

ルグ大学のまったく普通の研究室で，感染事構造，IRES（internal ribosome entry site）な故もなく行われた．SARS ウイルス
（BSL 3）のどの発見はよい例である．

実験室内感染が報じられているのと対照的で微生物は，病原微生物，有用微生物，その他の微生物に分類することができるが，地球ある．実験者の微生物取り扱い技術がいかに大切かを示している．

上に現存している微生物の種の 1％ 程度し病原微生物を扱う研究の安全性に関する指か認識されていないとされている．病原微生針が設けられたのは，ごく最近である．ここ物は，ヒトに疾患を起こすがゆえに発見されでは，その指針に示されている事柄を解説すた．とくにウイルスは，人工培地では増殖・る．

12 第 127 回日本医学会シンポジウム

表2

ワク
チン

治療薬

現存する主なワクチンと治療薬

細菌百日咳ワクチン，ジフテリアトキソイド，破傷風トキソイド，コレラワクチン，レプトスピラ症ワクチン，肺炎球菌ワクチン

ウイルス

ポリオワクチン，インフルエンザワクチン，日本脳炎ワクチン，麻疹ワクチン，おたふくかぜワクチン，風疹ワクチン，狂犬病ワクチン，黄熱ワクチン，水痘ワクチン，
B 型肝炎ワクチン，A 型肝炎ワクチン

細菌

多くの抗生物質ウイルス

アシクロビル，アマンタジン，ザナミビル，リバビリン

ンは，自然感染経路と同じ経口で投与される．

3．ワクチン

不活化ワクチンは血中の中和抗体のみを産生させる．したがって，血中を介した体内伝一部の病原細菌や病原ウイルスに対して播により標的器官に到達する病原微生物に対は，ワクチンが開発されている（表 2）．ワク

しては高い感染防御効果が期待できるが，イチンのほとんどは予防ワクチンであり，感染ンフルエンザウイルスによる上気道炎などにしてからでは手遅れなので，ワクチンが開発は，血中抗体による感染防御は成立しにくい．

されている病原微生物の取り扱い者は，あら感染病理を知ったうえでのワクチン開発が重かじめワクチン接種（投与）しておくことが要である．

推奨されている．
病原微生物は，多くの成分により構成されているが，感染防御に関与する抗原はその一4．物理的封じ込め部である．病原微生物全体を不活化し，ワク病原微生物は，その危険度に従って P1〜P4

チンとすることも可能であるが，副作用を考レベルに分類されている．表 3 に P1 から P3

えると，必要不可欠な構成成分のみを使用しの各レベルの実験室に要求される設備を示したワクチン製造が望ましい．したがってワクた．P4 レベルでは，さらにグローブボックスチン開発には，感染防御抗原を特定すること内での作業，または宇宙服スタイルでの作業が第一歩となる．菌体外毒素を産生する細菌が要求される．P4 レベルでの取り扱いが定め

では，外毒素がワクチンの材料となる．ウイ

られている病原微生物は，エボラウイルス，ルスは基本的に毒素成分を持たないので，全マールブルグウイルス，ラッサウイルス，天ウイルス粒子を用いた不活化ワクチンが可能

然痘ウイルスなどである．

であるが，インフルエンザや B 型肝炎では，このような指針は，実験者への感染を防ぎ，エンベロープ表面に存在する主要感染防御抗危険な病原微生物の実験室外への拡散を防ぐ原を材料としたワクチンが使われている．病ために設けられている．
ただし前述のように，原微生物の有効構成成分のみを使ったワクチ

どのような設備を使用しても実験者が病原微ンは，コンポーネントワクチンと呼ばれてい生物取り扱い方法を習得していなければ，危る．不活化ワクチンのほかに，生ワクチンが険を回避することは難しい．

開発されている．生ワクチンは，病原性を低下させた微生物である．経口生ポリオワクチ
医学・医療安全の科学 13

表3

封じ込めに要求される設備（P1 〜 P3）と P4 レベルの微生物

物理的封じ込め病原微生物の危険分類に従って P1 〜 P4 レベルがある
P1 レベル：・通常の生物の実験室等
P2 レベル：・エアロゾルが生じやすい操作をする場合には，安全・キャビネット内で操作
P3 レベル：・前室を設置し，前室の前後の扉を同時に開けない・実験室は，容易に水洗い・燻蒸でき，密閉状態が維持される構造・足等で，または自動で操作可能な手洗い設備
・空気が内側へ流れていくための給排気設備
・排気は，原則として，実験室・建物内の他の部屋に再循環されない・排水は，遺伝子組み換え生物等の不活化後に排出されること
・実験室内に高圧滅菌器を設置
・専用の真空ポンプを使用
P4 レベル：エボラウイルス，マールブルグウイルス，ヘンドラウイルス，ニパウイルス，ラッサウイルス，天然痘ウイルスなどある．たとえば，P2 レベルのレンチウイルス

5．病原微生物の性質を知る
感染事故や拡散事故をなくすためには，実験者が病原微生物の性質をよく理解していることが最も重要である．気道感染や経口感染する病原微生物はエアロゾルとならないようベクター（HIV を改変したベクター）も複製可
能な HIV が混入すると，両者の組み換え体が出現し，P3 レベルの危険度となることが容易に想像できる．

おわりにな取り扱いが必須であるし，血液感染するも安全に病原微生物を取り扱う方法は，病原のであれば，血液に直接触れることは避けな性研究をさらに推進することである．相手をければならない．

よく知れば，その分だけ取り扱いの方法，感不活化の仕方も熟知している必要がある．

染防御の方法，ワクチンや治療薬の開発と一般的な方法は高圧蒸気滅菌や塩素系消毒薬

いった病原微生物を制御するための戦略が生による処理であるが，エンベロープを持つウまれるからである．自然界における新興・再イルスは界面活性剤処理で不活化する．しか興感染症の出現の様子，ポリオ根絶計画の困し，異常プリオンなどは非常に不活化処置に難さの原因などからも病原微生物に対する対抵抗性を示す．

応の基本を学ぶことができる．どんな病原微不注意な増殖実験により，微生物の性質が生物の出現にも対処できるような危機管理体変化してしまう場合がある．たとえば，温度制の基本は，安全な微生物実験を目指す姿勢

感受性の微生物を高い温度で増殖させると，の中にあるといえる．

たちまち高温でも増殖できる変異株が出現する．RNA をゲノムとして持つウイルスは，とくに変異率が高いので要注意である．周囲で行われている他の微生物実験からの微生物の混入により，組み換え体が出現する可能性も
14 第 127 回日本医学会シンポジウム

ません．

質疑応答

ラッサ熱について興味深いのは，どこに患者を送るかもあります．この患者さんは日本座長（清水） どうもありがとうございましに帰ってきて 1 週間ほど，自宅から開業医にかかっていました．それで熱が下がらないのた．
岸本忠三（日本医学会副会長） 次々と新しで東大医科学研究所に送り，そのうちに治っいウイルスが出てくるし，日本にも入ってくてしまいました．当時，医科研はあまり流行るし，患者も必ず出てきます．それに対するらない病院でしたから，ほかの患者ともあま対処と研究は，ナショナルプロジェクトとしり接触しないという状況がありました．ていかなければなりません．その中で一つ非

私は SARS のときも感染症分科会の座長を常に問題なのは，BSL（Biosafety Level）4 の務め，現実の問題と過剰な反応との間で非常患者も扱える，検査もできる，そして実験・に困りましたが，もう少し冷静に現実的にど研究をするという設備が日本に一つも稼働しうするかを考え，このような感染症の患者さていないことです．誰もがそれは必要だと言んが開業医にかかることをよく理解したうえうのですが，実際にどこにしますかとなると，で対応する必要があると思います．

みんな腰が引けてしまう．吉倉先生にもお聞

P 4 施設稼働の話は，WHO のガイドライン

きしたいのですが，東村山の一つさえ全く稼でも研究は止めることとしても，診断は可能

働していない．稼働していないから，それをにする必要があるとしています．ですから，使う人が育ってこない．育ってこないから，ラッサ熱，マールブルグ病，エボラ熱などが，いざというときにより危険になるという問題日本に突然入ってきて，厚生労働省から感染を抱えていると思います．

研で診断を行うよう言われれば，これは国の野本

大変難しい問題ですが，稼働してい話なので，地方自治体はそれを止めることはない原因は住民の反対運動です．P4 施設を使できません．行政的にはそのように割り切っいたいという日本人の研究者は，外国の P4ています．いかに反対が起ころうが，行わざ施設で研究を進めています．そうして研究者るをえないと思います．

を育てることはできますが，日本の中でどう

座長先ほどの基本的な三つの安全取り扱やって稼働させるか，これは国の危機管理のいが基礎で，その教育は実験者の間でかなり問題として国民のディスカッションをさかん徹底されていると考えてよいのでしょうか．にし，むしろ設備があったほうが安全だと

野本

不十分と思います．先ほど組み換え知っていただかないと，いかんともしがたいという問題をお話ししましたが，レンチウイ問題です．あるいは，誰も住んでいない孤島

ルスベクターの例があります．HIV をベースに P4 施設をつくって，そこで研究することとした発現ベクターですが，キットとして販も考えられるかもしれません．

売されており，法制化され P2 レベルで使う

吉倉廣（国立感染研） 最近まで P4 施設ことになりました．しかし，法制化以前は東のあった国立感染症研究所にいました．ラッ大医学部では P2 の扱い，医科研では P3 としサ熱の診断の話ですが，少し訂正しますと，ていました．医科研では多くの研究者が HIV

抗体検査でラッサ熱の診断はいちおう感染研を使っており，HIV とレンチウイ ル ス ベ クで行いました．米国で確認検査を行ったとい

ターがいつどこで組み換えを起こすかわからうことです．全くできないということはありないから P3 にしていた，ということです．こ医学・医療安全の科学 15

のような判断ができることが大切です，また，るところです．特にそういうものはプラスミ

これがガイドラインのよいところだったと思ド群を除いてしまうと組み換え体ではなくないます．

りますから，よけい判断が難しい．

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私も出席します．その中で天然痘ウイルス，ら，教育が必要ではないかと考えています．

あるいは野本さんがとても大事にされている

座長

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あると，組み換えが起こる可能性があるわけいただけますか．

ですね．
野本

野本

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めた微生物取り扱いを感覚的に知ることは非

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わけで，プロトコルを書いた人からしてセン

しかしその後長い間何も不都合なことが起きスがないなと思います．ていないわけですから，もうなくしてもよい

吉倉

先ほどの私のコメントで誤解があっのではないかと思います．ところが，今はもたかもしれませんが，感染研の P4 施設は，いし敵が天然痘を使ったらどうするかというこ

つでも P4 病原体を使える状況にあります．とで，防御の観点から天然痘を廃棄するのをP4 を使っていないだけで，施設は十数年間やめています．当初の環境に関する心配はな使っています．ですので，やにわに P4 病原体

くなりましたが，テロの問題で廃棄できないを使うということはありません．というのが現状だと思います．

もう一つ野本さんのコメントに関して，組ポリオは小さなウイルスで，ゲノムの長さみ換えについて補足があります．大腸菌の毒が 7,500 ヌクレオチドしかありません．テロ

素遺伝子をプラスミドに組み込んで，それをに使われたりするのが怖いからなくそうと相当に増やして検査キットとして売られるこ言っても，7,500 ヌクレオチドのゲノムであとをどのようにとらえるか．つまり毒素遺伝れば，いまは簡単に合成でつくれますので，子がないと検査キットとしてコントロールが天然痘をなくすことに比べると大きな意義が取れないわけで，組み換え体が今後商業ベーあるとは思えません．悪用しようと思えば，スに売られ始めるときのレギュレーションにいくらでもつくられてしまいます．

問題が出てきます．いま審査の対象の中にそういうものがありまして，非常に苦慮してい16 第 127 回日本医学会シンポジウム

岸本

先ほど吉倉先生より，東村山の施設は維持されている，使おうと思えば使えるというご発言がありましたが，実際はほとんどろに行く可能性があり，また実際にこのケー使われていません．だからカナダに行って実スも 1 週間そうだったということです．私は験が行われると言う現状があります．確かか外科ですが，一般の病院の先生方はこういっどうか存じませんが，厚生労働大臣は就任すたお話をうかがう機会がまずないと思いまると東村山の市長に使わないという覚書を出す．ですから研修医レベルなどで，感染症のしているかとか聞きます．維持しているだけ

講義のときにこういった内容が入っていないで，使うつもりもないというのは，具合が悪といけないと思います．東大病院ではお話しいのではないでしょうか．どのようにするかされているのですか．

を考えなければならないかと思います．
吉倉

永井良三（東大附属病院） まずは MRSA でP3 病原体を使っていますし，定期的すね．に使わないと設備がすべて使えなくなってし

出月

MRSA はあまりにも有名ですが，あまいます．ただ緊急でない限り P4 病原体はのケースは非常にラッキーだったと思いま

使いません．たとえば総合科学技術会議が決す．しかしそういう機会は今後も出てくる可

めて，使ったらよいとおっしゃるとよろしい

能性があると思います．そうした心配を持っのではないかと思います．ていまのお話をうかがいました．

出月康夫（日本医学会副会長） ふだん聞け

座長

今日の話は研修医や開業医を対象にない大変怖い話をうかがっていますが，先ほ話す必要もあるということですね．どうもあどラッサ熱の例がありました．開業医のとこりがとうございました．

医学・医療安全の科学 17