CKANTO CHEMICAL CO., INC.

2014 No.2（通巻232号）

ISSN  0285-2446

独自の無機／有機ナノハイブリッド膜（iO-brane）
を用いた新しいPdナノ粒子触媒膜

澤

春夫

2

免疫工学による免疫システム分子機構の解析
Ⅰ. T細胞抗原レセプター遺伝子トランスジェニックマウスを用いたアレルギー発症機構の解析

熊谷

善博

8

宿主に有益な働きをもたらす生きた微生物─プロバイオティクス

高橋

志達

15

：感染症医のあり方
感染症四方山話（8）

菊池

賢

19

最近のトピックス24

独自の無機／有機ナノハイブリッド膜（iO-brane）
を用いた新しいPdナノ粒子触媒膜
New Palladium Nano-Particle Catalyst Membranes Based on Original Inorganic/
Organic Nano-Hybrid Membrane (iO-brane)
ニッポン高度紙工業株式会社

新材料開発室室長

澤春夫

Haruo Sawa (General Manager)
Nippon Kodoshi Corporation New Materials Development Department

安定性は劇的に改善されるという発見に基礎を置いて

1. はじめにいる。一方、見方を変えてこの物質のナノ構造に着目す

触媒を利用した化学反応プロセスにおいて、金属微ると、内部に 1〜数 nm の多量の金属ナノ粒子を生成さ粒子触媒や分子触媒を固体基材に固定化して使用すせることができ、この物質を触媒として機能させられるこる固定化触媒（不均一系触媒）の有用性は言うに及ばとがわかってきた 5）。このタイプの固定化触媒は、材料ない。これまでにも、例えば金属微粒子を活性炭粉末やの成り立ちそのものが従来のものとは異なるため、さまざ

アルミナなどのセラミック材に担持させたような触媒が使

まな特性上の特徴を有する。さらにまた、この iO-brane

用されている。これら固定化触媒は、反応液からの触には、例えば金属錯体触媒など分子触媒を簡単かつ媒の分離・回収を容易にすることを主な目的とするもの

安定的に固定化することもでき、立体選択性を持つ新だが、工夫によっては反応を制御し、所望の生成物のたな固定化触媒も開発されている 6）。本稿では、高活みを得る反応選択性を発現させるなど、より高度な機能性を示すとともに、反応液への金属の脱離・溶出が少なも期待できる。既存の固定化触媒をさらに一段階高性

く、リサイクル性に優れるとともに、良好な反応選択性が能化、高機能化させようとするには、単に固定化される

得られるなど、機能面で極めて特徴的なこの新しい固側の金属微粒子触媒や分子触媒そのものの機能や、体触媒について概説する。

その固定化方法（結合方法）を追及するだけでは限界があり、それらを固定化する基材や、あるいはそれを含む固定化触媒全体の構成を見直すことが有効である。
しかし、従来の固定化触媒はカーボンやセラミックなど
既存のありふれた固体物質をそのまま基材に用いる場
合が多く、使用される反応系で安定であるという以上の条件を要求されることは少なかった。
ところで、筆者らは新たな素材として無機 / 有機ナノ
ハイブリッド膜（登録商標 iO-brane）
を開発した。このも2

2. 固定化触媒基材に望まれる条件
固定化触媒の基材として最低限要求される条件は以下のものである。
① 所望の微粒子触媒や分子触媒を安定的に固定化（結合）する手段がある。
② 反応に使用する溶媒（主には有機溶媒）に耐える。

のは元々燃料電池用電解質膜として開発されたもので③ その他反応系に存在する酸、アルカリ、酸化あり、燃料電池の中の過酷な環境に耐え得る化学的に剤、還元剤、ラジカルに対して安定である。

安定な新たな素材を追及する中から生まれたものであ④ 反応温度に耐えられる。

る⑤ 触媒（基材）の一つ一つが十分大きく、回収が。この物質はナノレベルの超微細な無機酸化物

1）−4）

ナノ粒子を有機ポリマー分子に化学結合させることに容易であり、フィルターの目詰まりがない。

よって生じるもので、それによって有機ポリマーの化学的これらの条 件についてはカーボンやセラミックなど従THE CHEMICAL TIMES

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独自の無機／有機ナノハイブリッド膜（iO-brane）を用いた新しい Pd ナノ粒子触媒膜

来の基材でも概ね満足するが、⑤のフィルターの目詰まを採用することによって解決できそうだが、有機ポリマー

りについては問題のあるケースもあるようである。

は一般に耐有機溶媒性（条件②）に問題があり、耐酸

しかし、それだけではなく以下の条件も本来要求され化性、ラジカル耐性（条件③）が低く、耐熱性（条件④）

るが、これらに関してはカーボンやセラミックなど従来のも高くない。従って既存の有機ポリマーをそのまま適用

基材では必ずしも満足なものではない。

することによって問題を解決するのは難しい。

⑥ 触媒が反応物に対して十分な接触面積を持ち、反応活性が高い。
⑦ 固定化した微粒子触媒、分子触媒が簡単に脱離（リーチング）
しない。

3. 新しい無機／有機ナノハイブリッド材料（iO-brane）
iO-brane は、無機酸化物ナノ粒子をポリビニルアル⑧ 攪拌しても砕けない。

コール
（PVA）
を主体とする有機ポリマー分子に化学結⑨ 攪拌しても反応容器を傷つけない。

合させた新しい材料である（図 1）。無機酸化物として⑩ 反応選択性がある。

は用途によって酸化ジルコニウム、シリカ、酸化タングス

従来の固定化触媒は基材の表面に触媒を固定化しテンなどが使い分けられる。無機酸化物ナノ粒子と結たものであるが、反 応 溶 液中に三 次 元 的に均 一に広合することによって PVA の性質は著しく変化し、フッ素がっている均一系触媒に比べて、基材表面という極め系以外の多くの有機ポリマーよりも、ラジカル耐性、耐酸て限られた二次元エリアのみに触媒が局在する固定化化性などの化学的安定性や耐熱性に優れる 1）−5）。ま触媒では、反応物との接触頻度が低いため反応活性

た、無機酸化物の性質を反映してあらゆる有機溶媒にが低くなるのは当然である。反応物との接触面積を増

溶解せず、有機ポリマーの性質である柔軟性も兼ね備大させようとすると、基材を細かい粒子にしていくことがえている。すなわち、iO-brane は燃料電池用電解質膜

考えられるが、その場合には結局分離・回収が困難にのための新しい素材として開発されたにもかかわらず、

なり、⑤の問題を生じる。また、触媒の脱離（リーチング）

触媒固定化機材としての上記必要条件②〜⑤を満たの問題は担体の外面に触媒を結合させる限り避け難

すとともに、従来のカーボンやセラミック基材では満足でい。すなわち、現状の固定化触媒の概念を変えない限きなかった⑧⑨の条件も満たす。

り⑥、⑦の条件は満たされないままとなる。
条件⑧、⑨は材質として柔軟性のある有機ポリマー

ところで、iO-braneを生成する過程で無機酸化物の成分としてパラジウムを導入することは難しくなく、そのパ

無機酸化物ナノ粒子（Si, Zr, Wなど）
有機ポリマー分子（主として PVA）

図 1 無機／有機ナノハイブリッド膜（iO-brane）

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3

ラジウム成分を還元して金属状態とすることも可能である。この金属 Pd 粒子は元々ナノハイブリッド材料内部で4. iO-braneを用いた新しい Pd 触媒膜の実際の反応

生成したものであるから、1〜数nmのナノ粒子であって、

iO-braneを用いた新しい Pd 触媒膜は大きくは二つのかつそれ以上成長せず、安定的にナノ粒子のままである

使用形態がある。一つはバッチリアクター内の反応溶液（図 2）。また、燃料電池用電解質膜の用途では膜は水に何らかの形で接触させるもので、そのまま放り込む（図

分を吸収する必要があるため、iO-braneも元々水分を3）、攪拌羽に固定する（図 4）、反応容器壁に固定する

吸収する性質を持っている。この性質を利用すると、多などの方法がある。また、もう一つの使用形態はフローリ

くの有機溶媒を多量に吸収するように改良することもでアクターで使用するもので、カラム中に膜を充填してそこきる。この場合 iO-brane は有機溶媒を多量に吸収してへ反応液を流す方法、膜に反応液を透過させて反応さ大きく膨潤し、かなり大きな反応物分子も膜内に吸収すせる方法などがある。本 Pd 触媒膜は膜状であり、特にることができるようになる。すなわち、Pd ナノ粒子を導入

カラムに孔径の小さなフィルターを装備する必要がなく、した iO-brane では反応物は内部に取り込まれ、内部の従ってフィルターの目詰まりの問題も起こらない。

Pd ナノ粒子上で所望の化学反応が起こる、これまでと適用できる反応の種類は基本的には従来のパラジウはまったく異なるタイプの固定化触媒として機能する。こム触媒と同じであり、各種水素化反応、酸化反応、クロのようなタイプでは、Pd ナノ粒子は生成した時点で極めスカップリング反応などに使用できる（ただし、反応選択て微細であるために反応活性が高く、かつ基材内部に性は従来のものと異なる例もある）。

固定されているため、使用しているうちに粒子が成長し、活性が低下することが少ない。また、Pd ナノ粒子は基材表面だけに二次元的に局在しているのではなく、基材全体に三次元的に存在しているので、反応有効面積（体積）を大幅に拡げ、半ば均一系触媒のように使用することも可能である。さらに、Pd 粒子が内部に固定化されていることで、パラジウムが脱離（リーチング）することも防止される。すなわち、iO-brane は①〜⑨の条件を満たす。さらに、後述するように、特異な触媒形態のために反応によっては従来の触媒にはない選択性（条
件⑩）
も示す。

図 3 Pd ナノ粒子触媒膜

iO-brane 中の Pd ナノ粒子（平均粒子径 1nm）
図 2 Pd ナノ粒子触媒膜の TEM 像

4

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Pd ナノ粒子触媒膜
図 4 攪拌羽にセットしたPd ナノ粒子触媒膜

独自の無機／有機ナノハイブリッド膜（iO-brane）を用いた新しい Pd ナノ粒子触媒膜

表 1 に Pd 触媒膜（Pd 担持量 0.3wt%）
を攪拌羽に固（leaf alcohol）が香料の成分として有用なものである

定したリアクターにおける3-hexyn-1-ol の水素化反応

が、所望の反応選択性を示すとともに、特に再生処理等（図 5）の例を示した。この反応では（Z）-3-hexen-1-ol

を行なわなくても反応回数（反応時間）に対して反応活

図 5 3-hexyn-1-ol の水素化反応
表 1 3-hexyn-1-ol の水素化反応

図 6 4-phenyl-buten-2-one の水素化反応
表 2 4-phenyl-buten-2-one の水素化反応

78.4%

21.6%

図 7 1,5-cyclooctadiene の水素化反応

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性、反応選択性の顕著な低下も見られない。この反応を示した。

では、より低温で反応を行なうことにより、さらに選択性がこれらの反応において、反応終了後の溶液中のパラ

向 上することが 確 認されている。表 2 には 4-phenyl-

ジウム濃度を ICP-OES で測定すると図 5 の反応ではbuten-2-one の水素化反応（図 6）の例を示した。この反

0.006ppm 以下（検出限界以下、表 1）、図 6 の反応で応では C=C 結合の水素化反応のみが選択的に起こり、も0.07ppm 以下（表 2）であり、Pd 流出は極めて少ない

99% 以上の選択性で 4-phenyl-butan-2-one が生成し（市販されているPd 担持量 7wt% の製品でも多くの反た。また、同様の反応条件で 1,5-cyclooctadiene の水応例において反応液の Pd 濃度は ICP-OES の測定で

素 化（図 7）を行なった結 果でも高 収 率、高 選 択 性で検出限界以下であることが確認されている）。また、カー

cycloocteneが生成し、繰り返し使用しても安定した性能

ボン粉末にパラジウム微粒子を担持させた従来の Pd/C

図 8 anisaldehyde の水素化反応
表 3 anisaldehyde の水素化反応

図 9 ethyl cinnamate の水素化反応

図 10 ethyl cinnamate の水素化反応

6

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触媒を使用した際によく見られる反応容器壁に付着すな不斉合成が可能となるが、これら立体選択性の金属

る黒ずみ（パラジウムの付着）も見られない。Pd 触媒膜

錯体触媒は一般に極めて高価であるにもかかわらず、は膜状であるため、当然分離・回収の手間はほとんど反応溶液に分散させて使用するため回収が困難である

かからない。さらに、使用後に空気中に放置しておいてという問題がある。iO-brane にはこれら金属錯体分子も燃焼しにくいというのも一つの特長である。

触媒を多量に固定化させることができ、そのような固定表3にはPd触媒膜をanisaldehydeの水素還元（図8）

化 触 媒では反 応の立 体 選 択 性も維 持される。すなわに適用した場合の結果について、従来の Pd/C 触媒とち、回収の手間がかからない立体選択性触媒膜として比較したものを示した（この場合 Pd 触媒膜の Pd 担持

使用することができる。この場合にも前述の金属ナノ粒

量は6wt% であり、反応はPd 触媒膜片を反応溶液に放子触媒膜の場合と同様、反応は膜内部でも進行し、高り込むだけで行なっている）。Pd 触媒膜は従来の Pd/C

い反応活性が得られると同時に金属錯体分子は膜内触媒と同程度の反応率を示すとともに、Pd/C 触媒を用部に固着されているため、膜からの脱離が抑えられ、高いた場合には反応物のアルデヒド基の多くがメチル基まいリサイクル性を示す。

で変換してしまうのに対し、Pd 触媒膜を使用した場合には部分水素化が可能となり、ヒドロキシメチル基で反応を止めることができた。すなわち、Pd 触媒膜は従来のPd/C触媒に匹敵する触媒活性を示すとともに、より明確な反応制御を可能とすることがわかる。

6. おわりに
本 Pd 触媒膜は一見ただのポリマーフィルムのようであり（図 1、図 3）、従来の固定化触媒とは大きく異なるよう

図 10 には Pd 触媒膜をethyl cinnamate の水素化反に見えるが、それはこの固定化触媒膜が iO-braneとい

応（図 9）をフローリアクター（株 式 会 社ワイエムシー製

うまったく新しい材料を基にしており、高機能化のために

KeyChem-H）で行なった場合の結果を示した。この時従来の固定化触媒とはまったく異なる思想で構成されPd 触媒膜は専用のカラムに充填されたものを使用してているからである。本稿に出ている以外にも、さまざまなおり、流通後の反応液を定期的にサンプリングして生成

化学反応において十分な反応活性を示し、かつ多くの物量の測定を行なっている。図 10 から、フローしている反応に対して良好な反応選択性を示すことが既に確認

間、反応速度が安定的に維持されることがわかる（フされている。今後も金属種の拡充や、新たな適用反応

ロー開始直後の収量が少し低いのは、反応物が触媒の開拓が進み、幅広い合成プロセスに利用され、プロ膜に到 達 するまでの少しの間、反 応 が 起こらないた

セスの簡略化やコストダウンなどの大きな効果をもたらすめ）。

ことが期待される。

このように Pd 触媒膜は、従来の触媒では発現しない
反応選択性を可能としたり、容易にフローリアクターに適用できるなど、機能面での付加価値も高い。
5. その他の触媒への応用
iO-braneを利用した金属ナノ粒子触媒膜として現在商品化されているものは Pd 系のみであるが、Ru、Rh、
Pt、Ni、Cu、Feなど他の金属種についても同様に作製することが可能である。
また、iO-braneを利用した触媒膜として、金属錯体
分 子を固 定 化したタイプも開 発されている 6）。例えば
BINAP、Monophos などの不斉配位子を持つ金属錯

参考文献
1）澤 春夫 . “無機／有機ナノハイブリッド電解質膜”. 燃料電池要
素技術 触媒・電解質膜・MEAとその低コスト・高信頼・高機能化 . 株式会社情報機構 , 2011, 203-212.
2）Sawa, H.; Shimada, Y. Electrochemistry. 2004, 72（2）, 111116.
3）澤 春夫 . 燃料電池 . 2012, 12（1）, 82-86.
4）澤 春夫 . コンバーテック. 2012, 471, 74-78.
5）Liguori, F.; Barbaro, P.; Giordano, C.; Sawa, H. Appl. Catl. A:
Gen. 2013, 459, 81-88.
6）Barbaro, P.; Bianchini, C.; Liguori, F.; Pirovano, C.; Sawa, H.
Catal. Sci. Technol. 2011, 1, 226-229.

体触媒を使用すると、医薬品や香料などの合成で必要

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免疫工学による免疫システム分子機構の解析
Analysis of molecular mechanisms in the immune system by immunoengineering

Ⅰ. T細胞抗原レセプター遺伝子トランスジェニックマウスを用いたアレルギー発症機構の解析
─ Mechanism of allergy induction analyzed by using T cell antigen receptor gene transgenic mice ─
日本医科大学

医学部

医学科

微生物学・免疫学

熊谷

准教授

善博

Yoshihiro Kumagai (Associate Professor)

Department of Microbiology and Immunology, Nippon Medical School and Graduate School of Medicine

免疫のパラダイムを図 1 に示したが、異物に対する反1. はじめに応の強弱、反応対象の異物の属性によって免疫応答

免疫工学とは、免疫系の機能分子、担当細胞、個体の内容が大きく異なっている。免疫は、スーパーシステム

に対し、遺伝子工学、細胞工学、タンパク質工学、発生ともいえる精緻な細胞相互作用と介在分子によるネット

工学などの、いわゆる生命に手を加える手法により、免ワークを形成しているが、システム自体のパラダイム（こ疫機構の解析や解明を試みたり、疾病の治療アイデア

こでは「大きな枠組み」という意味で用いる）は、動的なを提供する学問である。

バランスによって維持されている。

ここでは、4 回のシリーズに分けて、筆者らが過去 20

免疫のパラダイム
Paradigm of Immune System

年程継続してきた研究の中から、免疫工学を有効に免
疫機構の解明や調節に利用した、以下の 4トピックスについて紹介する。

抗自己

抗非自己

自己免疫病

アレルギー

Ⅰ. T 細胞抗原レセプター遺伝子トランスジェニックマ
Ⅱ. T 細胞抗原レセプター遺伝子トランスジェニックマ

高

ウスを用いたアレルギー発症機構の解析
ウスを用いた免疫調節機構の解析
Ⅲ. タンパク質工学と細胞工学を有効に利用した抗移植片拒否反応体の作製―タンパク質工学によるワクチンの創製―低

Ⅳ. エピトープ移植抗体

ガン

感染症

2. 免疫のパラダイム
免疫系は、自然免疫系（innate immunity）と獲得免

8

図 1 免疫のパラダイムと疾病

疫系（acquired immunity）
により構成されるが、免疫記

本 来、免 疫 応 答は、個 体に侵 入するあらゆる異 物

憶や異物排除におけるエフェクター機構においては、T（非自己）に対して反応し、その際異物を、自分の体内細胞が中枢的な役割を担っている。T 細胞は、抗体のの成分（自己）との対比により識別し見分けるように仕組

産 生の調 節（増 幅と抑 制）、炎 症 細 胞の局 所 への動まれている（組織適合性抗原複合体拘束）。免疫細胞員、効果細胞としての機能等、獲得免疫の大局的な反を過度に活性化し続けると、アレルギー反応や自己成分

応のほとんどに関わっている。

を標的とした自己免疫病による過度な炎症が惹起され、THE CHEMICAL TIMES

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免疫工学による免疫システム分子機構の解析

Ⅰ. Ｔ細胞抗原レセプター遺伝子トランスジェニックマウスを用いたアレルギー発症機構の解析対照的に、免疫応答が不十分だと、様々な感染症やガれば、免疫系はそれをヒトの成分ではあるが、同種の異ンが高頻度に発生することになる。免疫系細胞が必要として識別する。その結果、物（同種抗原、alloantigen）

な時に必要な程度反応するという状態、つまり適度な免ヒトはヒトでも、他人はもちろん、親や兄弟の違いも同様

疫応答が異物に対して適度に反応するバランスを保っに厳密に見分けることができる。これが免疫システムのていることが生体の免疫学的恒常性の維持には必要

不可思議ながら、最も重要な機能である。生体にとっなのである。

て、自己の物質と非自己の物質（異物）を区別する「免ヒトをはじめとする動物は従属栄養生物で、動植物

疫系」は、神経系や内分泌系とは役割は異なるが生存の成分（肉や野菜）を食物として摂取して、消化器系おに必須な仕組みなのである。その重要性は、エイズとい

よび消化酵素の働きをかりて吸収されやすい形に分解う免疫系の働きの破綻を原因とする後天性免疫不全にする。そして、生命維持のために必要な栄養源やビタミ罹ると生存できないことからも分かる。非自己物質を自ンを体内に吸収し、代謝系を駆動することによって生命

己物質と区別し、これを異物と認識して排除するための活動を営んでいる。一方では、なんらかの理由でもともと反応が免疫反応なのである 1）。

体の中に存在しなかった物質が侵入したり、もともとのアレルギーを、免 疫 反 応が「過 度に」、あるいは「不体の構成成分と似ていてもその構造の違いが明確な適切に」進行した反応と表現したが、さらに、標的を明場合には、その排除のためのシステムが作動する。

らかにして表現すると、「自己あるいは非自己に対するこの生体異物に対する防御反応を総称して免疫反過度で不適切な反応」ということになる。標的抗原が自応と呼ばれているが、アレルギーという反応はもともと免己抗原である場合、自己への反応それ自体が不適切

疫反応そのものであるが、アレルギーは「過度に」、あるであるのは自明であるため、自己免疫病の病態の多くがいは「不適切に」進行した免疫反応と理解できる。

アレルギー反応として位置づけられている。よって反応の内容を知ることが、アレルギーの制御や治療に重要

3. 免疫反応の本質＝自己と非自己の識別
そもそも免疫反応は他の生体反応と異なった特徴を有している。感染性微生物が体に侵入した場合を考えであることは言うまでもない。
4. アレルギー反応の特徴＝自己あるいは非自己に対する過度で不適切な免疫反応てみると、外敵である感染性微生物も当然生物である
ため、これらが生体物質でできているのは、私たちヒト科

自己・非自己を厳密に識別する免疫反応は、大別しの生物と共通である。したがって、微生物が体内に侵て体液性免疫や細胞性免疫といわれる2 種類の反応

入するということを具体的な言葉で表現すると、「彼らに分類できる。体液性免疫は、抗体がその抗体のでき

微生物の体を作っている生体物質と微生物の生命シスる原因を作った抗原と結合することにより異物排除に導テムが体 内に入ってくる」ということになるわけである。

く反応であり、異物を処理する反応に細胞が直接関与

免 疫 反 応とは「微 生 物を構 成する生 体 物 質のように、するのが細胞性免疫である。例えば、ウイルスに感染し本来人間（個体）がもっていない物質が体に入ってきたた細胞を排除する場合には、感染細胞の表面にあるウとき、これを排除しようとする反応」である。アレルギー反イルス蛋白質を感染細胞の組織適合性抗原とともに認応の相手も外来の生体物質や環境物質である。我々識することができるT 細胞が、感染細胞に直接反応しの体も生体物質でできているが、自分自身の生体物質て標的細胞を傷害する。この体液性免疫や細胞性免を排除してしまうと不都合なため、自己の生体物質に対疫が自己あるいは非自己物質に対して過度あるいは不しては、免疫反応は起こらないように仕組まれている。こ適切に進行した反応がアレルギーである。

のことはヒトと微生物の関係にとどまらない。ヒトの個体

体液性免疫や細胞性免疫は、厳密にいえば多様な同士にもあてはまる。ヒト個体の中に存在しない非自己反応様式から成り立っている。したがって、「自己あるいの物質を異物と呼ぶが、全く構造の異なる成分も、構造は非自己に対する、過度で不適切な免疫反応」であるは異なっているが明確な構造の違いが 1 つでも存在す

アレルギー反応も必然的に多様な様式を呈することにな

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るが、アレルギー反応の結果起こる炎症や組織障害のとT 細胞抗原レセプターα鎖遺伝子（TCR-α）の cDNA様式に着目して分類すると4 つのタイプに分類できる。

クローンを単離した。それぞれの配列を決定し、V 領域

それは、クームスとゲル（Coombs ＆ Gell）の分類と呼ばの発現遺伝子、Vβ5.5-Dβ1-Jβ2.2、VαJα遺伝子、Jβれるものである（図 2）

2 ゲノム遺伝子をプローブとして、発現型に遺伝子再構。

2）, 3）

成した TCR ゲノム遺伝子を単離した。T 細胞抗原レセ
5. 先天的に遅延型（IV）アレルギー反応を有する
トランスジェニックマウスの創製 4）

プター遺伝子の再構成パターンは、図 3 に示した。
発現型ゲノム遺伝子 DNAを3-7-3T 細胞ゲノムDNAラ
イブラリーから単離し、図 4に示した発現型 TCRβゲノム

我々は、卵 白アルブミンのアミノ酸 配 列（OVA323-

遺伝子と発現型 TCRαゲノム遺伝子の 33.8kbと22.1kb

339=ISQAVHAAHAEINEAGR）
をマウスクラスII 組のCosmidコンストラクトを作製し、（BALB/cXDBA）F1 受

織適合性抗原複合体をI-A とともに認識するIL-2 依

精卵にマイクロインジェクションし、
トランスジェニックマウス

存性 T 細胞クローン7-3-7 からpoly（ A） mRNAを抽出を作製した。
トランスジェニックマウスは、BALB/c マウスと精製し、λg t10cDNAライブラリーを作製した。そのライ

退交配（バッククロス）を繰り返し、BALB/cをバックグラウン

ブラリーからT細胞抗原レセプターβ鎖遺伝子（TCR-β）

ドとするトランスジェニックマウスラインを確立した。

d＋

図 2 Coombs ＆ Gell の古典的アレルギーの分類

10

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Ⅰ. Ｔ細胞抗原レセプター遺伝子トランスジェニックマウスを用いたアレルギー発症機構の解析

図 3 T 細胞クローン3-7-3 の T 細胞抗原レセプター遺伝子再構成パターン
β鎖遺伝子は、対立遺伝子座両方が遺伝子再構成していたが、Vβ15-Dβ1-Jβ2.2 の再構成をしている対立遺伝子座が発現型で、他方の Vβ5.2-Dβ2-Jβ2.4は非発現型の遺伝子再構成をしていた。Vα遺伝子に関しては、遺伝子再構成ゲノム遺伝子フラグメントをそれぞれクローニングし、発現遺伝子再構成地図を作製した。

図 4 トランスジーンの構築
発現型ゲノム遺伝子 DNAを3-7-3T 細胞ゲノムDNAライブラリーから単離し、図 4に示した発現型 TCRβゲノム遺伝子と発現型 TCRαゲノム遺伝子の 33.8kbと22.1kb の Cosmidコンストラクトを作製した。

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トランスジェニックマウスDNA の挿入スクリーニングと強い遅延型アレルギー反応を示した。このことは、未感

フローサイトメトリーによるT 細胞表面マーカースクリーニ

作の CD4 陽性 T 細胞、つまり、ナイーブヘルパーT 細胞

ングにより、TCRトランスジーンを発現するCD4 陽性 T

が 1 次細胞免疫応答の過程で遅延型アレルギー反応

細胞だけが胸腺内選択分化成熟した TCR 遺伝子トラ（DTH：Delayed Type Hypersensitivity）
を惹起できる

ンスジェニックマウスを確立できた。図 5 に代表的な系

ことが明らかとなった（図 7）。特殊なサイトカインを産生

統のリンパ節 CD3 陽性 T 細胞のフローサイトメトリーパ

する特殊な T 細胞が DTH の惹起効果細胞であるといターンを示した。ほとんどの成熟 T 細胞がトランスジーン

う推定は誤りであることが判明した。

を発現しており、遺伝子再構成装置を欠くRAG2ノックTHの過程で産生される炎症性サイトカインをRT-PCR

アウトマウスをバックグラウンド遺伝子とした交配ラインでとウェスターンブロットにより解 析 すると、IL-2、IL-3、も同様の結果が得られた。

Interferon-γ（IFNγ）、GMCSF、MIP-1α、MIP-1βなど

この TCRトランスジェニックマウスの下肢フットパッドでの産生は検出されたが、IL-4、IL-5 の産生は誘導され遅延型アレルギー反応試験（図 6 参照）
を行うと、驚いなかった。ナイーブ T 細胞は、炎症性サイトカインやケモたことに、TCRトランスジェニックマウス自身は、一度も卵カインを産生し、DTHを直接誘導できることが初めて証

白アルブミンに暴露されたことはないのにもかかわらず、明された。

図 5 腸間リンパ節 CD3 陽性 Tリンパ球の TCRトランスジェニックマウスにおけるフローサイトメトリーパターン
成熟 T 細胞ほとんどが TCRトランスジーンを発現し、CD4 陽性細胞として成熟しており、遺伝子再構成装置を欠くRAG2ノックアウトマウスをバックグラウンド遺伝子とした交配ラインでも同様であった。

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免疫工学による免疫システム分子機構の解析

6. TCRトランスジェニックマウスを用いた即時型アレルギーの解析 5）−9）

Ⅰ. Ｔ細胞抗原レセプター遺伝子トランスジェニックマウスを用いたアレルギー発症機構の解析

特異性を有するTCR のトランスジェニックマウスの CD4
陽性 T 細胞は、Ⅰ型のアレルギー反応の惹起にどのような関係性を持つのだろうか。

図 2 に示した 4 つの型の非自己に対するアレルギー

Ⅰ型アレルギーを起こす卵白アルブミン特異的 IgE 抗の中で最も症例が多く重要なのはⅠ型アレルギー（気管体の産 生を、卵白アルブミンの経口投 与で試みると、

支喘息、花粉症、枯草熱、アレルギー性鼻炎、アナフィ

我々の TCRトランスジェニックマウスでは、図 8 に示した

ラキシーショック、蕁麻疹など）である。卵白アルブミンに抗体産生パターンを示した。

図 6 遅延型アレルギー反応試験
マウス下肢フットパッドに一定量の抗原を注入し、48 時間後にノギスで注入部フットパッドの腫脹をノギスで測定する。

図 7 ナイーブT 細胞によって惹起される遅延型アレルギー反応（DTH）
正常マウスは、フットパッドに卵白アルブミンを注入しても、DTH 反応は強く惹起されない（左）が、TCRトランスジェニックマウスでは、ばらつきこそあれ、強いDTHが誘導される。

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ヒトⅠ型アレルギーでは、気管支喘息、花粉症、枯草
熱、アレルギー性鼻炎、アナフィラキシーショック、蕁麻疹

7. おわりになどが誘導されるが、このトランスジェニックマウスを用い

我々の TCRトランスジェニックを用いた研究により、Ⅰて全身性のアナフィラキシーショックが誘導されるか否か

型アレルギー（即時型アレルギー）とⅣ型アレルギー（遅を検討した。図 9 に示されるように、経口抗原投与による延型アレルギー）は、アレルギー反応として複合的に惹

卵白アルブミン特異的IgE抗体産生量とアナフィラキシー

起されることが推定された。最近、アレルギーの反応連

ショックの重篤度は正の相関を持つことが判明した。

鎖が、アレルギー症例の多くで報告されているようになってきた 10）が、我々の TCRトランスジェニックマウスを用いた研究が先駆けになっていたら幸いである。
次回は、抗原の侵入量と免疫応答の関係、ワクチンの投与量は何によって規定されるのかといった、免疫学の基本的な問題をTCRトランスジェニックマウスで解析した結果を紹介したい。

参考文献
1）熊谷善博 . 蛋白質核酸酵素 . 1986. 31. 813-830.
2）Abbas, A.K.; Lichtman, A.H.; Pober, J.S. Cellular andMolecular Immunology. 2nd ed., W.B. Saunders , 1994, 457p.
3）富岡玖雄 , 羅智晴 編著 . マスト細胞とアレルギー. 医科学出版
社 , 1993, 224p.
図 8 卵白アルブミン（OVA）
特異的 IgE 抗体の経口投与による誘導
OVAを20％含む固形飼料を餌に与え、2 週おきに血中 IgE 抗体価を酵素抗体法で測定した。アラムとともに腹腔過免疫したマウス血清を1000unitとした相対 unitで抗体価は示したトランスジェニックマウスで有意にOVA 特異抗体の産生が誘導された。

4）Sato, T.; Sasahara, T.; Nakamura, Y.; Osaki, T.; Hasegawa, T.;
Tadakuma, T.; Arata, Y.; Kumagai, Y.; Katsuki, H.; Habu, S.
Eur. J. Immunol. 24, 1994, 1512-1516.
5）Shida, K.; Makino, K.; Morishita, A.; Takamizawa, K.;
Hachimura, S.; Ametani, A.; Sato, T.; Kumagai, Y.; Habu, S.;
Kaminogawa, S. Int. Archive. Allergy and Immunol. 1998,
115, 278-287.
6）Ise, W.; Totsuka, M.; Takato, R.; Hachimura, S.; Sato, T.;
Ametani, A.; Kumagai, Y.; Habu,S.; Kaminogawa, S. FEBS
Letters. 2000, 465, 28-33.
7）Shida, K.; Hachimura, S.; Ametani, A.; Ishimori, M.; Ling, M.;
Hashiguchi, M.; Ueda, Y.; Sato, T.; Kumagai, Y.; Takamizawa,
K.; Habu, S.; Kaminogawa, S. J Allergy Clin.Immunol. 2000,
105, 788-795.
8）Ise, W.; Totsuka, M.; Sogawa,Y.; Ametani, A.; Hachimura, S.;
Sato, T.; Kumagai, Y.; Habu, S.; Kaminogawa, S. J. Immunol.
2002, 168, 3242-3250.
9）Goto, M.; Hachimura, S.; Ametani, A.; Sato,T.; Kumagai, Y.;
Habu, S.; Ishikawa, H.; Kaminogawa, S. Biosci Biotechnol
Biochem. 2003, 67, 1223-1229.

図 9 血中卵白アルブミン特異的 IgE 抗体の産生量とアナフィラキシースコアの相関
1mg/0.1ml の卵白アルブミンを尾静脈から注入後、30 分間観察した。
−: 無反応、＋：動けるが動作が緩慢、＋＋：動けず、うずくまる、＋＋＋：昏倒
し痙攣する。

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10）Murphy,K. “IgE-mediated allergic reaction have a rapid onset
and can lead tochronic responses.” Janeway's Immunobiolgy.
8th ed., Garland Science Press, 2011, 587-589.
11）熊谷善博 . Dear Pharmasist. 2013, 16, p3.

宿主に有益な働きをもたらす
生きた微生物─プロバイオティクス
Probiotics, as a friendly bacteria that stimulate host health
ミヤリサン製薬株式会社

東京研究部部長高橋志達

Motomichi Takahashi (Director)
Tokyo R&D center, Miyarisan Pharmaceutical Co., Ltd.

1. はじめに

2. プロバイオティクスの使用菌種「プロバイオティクス（probiotics）」とは、Fuller 1）によプロバイオティクスは前述の定義の通り、生きた微生物り提唱された「宿主に有益な作用をもたらす生きた微生を用いた生菌製品であり、これらには発酵乳を含む飲料、物」を示す言葉であり、その語源は、生物に拮抗的に働食品および医薬品としての生菌製剤などが挙げられる。

くantibiotics に対し、「生命の為」
よりなる。現在では、

プロバイオティクスにはLactobacillus spp.、
Bifidobacterium

スーパーマーケットやコンビニエンスストアのヨーグルトや

spp.、Enterococcus spp.、Bacillus spp.、および Clostridium

乳 酸 菌 飲 料コーナーにおいて良く目にするものであり、

spp. 等の幅広い細菌が用いられる 2）。尚、本邦では、こ健康増進や医療分野において、多くの有用性が期待されまである一定の菌種であれば、同等の有効性や安全れている。本稿では、プロバイオティクスの働きについて性が期待されてきたが、近年では、欧米を中心に、プロ概説する。

バイオティクスの有効性は菌種レベルではなく、菌株に依存しているとの観点から、菌株レベルでの有効性および安全性を調査する必要があると報告されている 3）。

表 1 プロバイオティクスの特徴

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3. プロバイオティクスの有用性

用が考えられている。

プロバイオティクスの有用性には多様な報告があり、腸管出血性大腸菌 O157に対する効果

その代表的な効果には①宿主腸内細菌叢の改善によ

著者ら 5）は、プロバイオティクスの有する感染制御作る各種疾病の予防または治療、②腸管病原性細菌に用のメカニズムを腸管出血性大腸菌（enterohemorrhagic

対する増殖抑制または毒素産生抑制による、その感染

Escherichia coli: EHEC）O157: H7を用いて検討し、in

防御効果、③宿主免疫応答の調節による自己免疫疾

vitro および in vivo において、プロバイオティクスとして患の改善、④発癌関連酵素の活性低下による大腸癌

用 い た Clostridium butyricum MIYAIRI588 株 がの予防または治療効果等が良く知られている。いずれ

EHEC O157: H7 の増殖および産生される2 種類の毒の効果も表 1 に示すとおりプロバイオティクスによる直接

素 stx1 および stx2 の産生抑制、上皮細胞への付着抑または間接的な作用の相互の連携により発揮される 。

制および致死抑制効果を報告している。

4）

Fukuda 6）らは、前述のようなプロバイオティクスによる
4. プロバイオティクスによる腸管感染症対策

腸管出血性大腸菌O157の感染制御を、プロバイオティ
クスが産生する各種有機酸に注目し、種々の検討を加

腸管病原性細菌の感染防御に与えるプロバイオティ

えている。本研究では、プロバイオティクスとして代表的

クスの有用性は、世界中で検討されており、そのメカニな菌種であるBifidobacterium spp. が、無菌マウスを用ズムとして、①プロバイオティクスにより産生されるバクテ

いた EHEC O157 モデルにおいて、顕著な感染防御効

リオシンや有機酸による直接的な殺菌作用、②病原性果を発揮するのに対し、同じ菌でありながら、それらが細菌の腸管内の付着部位での競合による定着阻害作

産生するべき有機酸である酢酸の産生能をknock out

用および③栄養素の競合による病原菌の増殖抑制作した菌株では、その感染防御効果が失われることを示

表 2 Experimental infection with Clostridium difficile in gnotobiotic and specific pathogen-free（SPF）mice pre-infected with C. butyricum.（文献 6より）

図 1 Population levels of C.difficile in the cecal contents of gnotobiotic mice.（文献 6より）

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宿主に有益な働きをもたらす生きた微生物─プロバイオティクス

し、本菌種による腸管出血性大腸菌 O157 の感染防御

C. diff icile の増殖抑制および毒素産生抑制効果を有

作用は、有機酸に依存することを報告している。

し、感染防御効果を発揮し得ることが示唆されている。

Clostridium difficile 感染症に対する効果
Clostridium diff icile は抗菌薬誘導下痢症や偽膜

5. プロバイオティクスの臨床応用性大腸炎の原因菌として知られ、近年では院内感染の抗生物質起因下痢症（Antibiotic associated diarrhea;

原因菌としても注目されている 7）。

に対する効果AAD）

Kamiya らは、C. butyricum MIYAIRI 588 株の C.

何らかの感染症にり患し、抗菌剤が投与される患者

difficileに対する感染防御作用を無菌および SPF マウスのうち、20% 以上が抗生物質起因下痢症（Antibioticを用いて検討した。すなわち、強毒株であるC. difficile

associated diar rhea; AAD）を発症するリスクがあると

VPI10463 株（1.9×10 CFU/mouse）
を無菌マウスに経口考えられており、これらは患者の治療および入院期間の感染させたところ、感染 2日目までに約 86％のマウスが激延長につながる。本疾患には、C. difficile やメチシリン

しい出血性腸炎を発症し致死したが、C. difficile の感

耐性黄色ブドウ球菌（MRSA）等も関与している。AAD

染前に C. butyricum MIYAIRI 588 株（4.0×10 8CFU/に対するプロバイオティクスの有用性も、多くの報告があmouse）を投与していたマウスでは致死率が 20％まで抑り、その一部を表 3 に示した。この分野でもプロバイオ制された。一 方、腸 内 細 菌 叢を保 有する SPF マウス

ティクスの臨床応用が期待されるとともに、C. diff icile（ICR, 8 week, female）
は、C. difficileを経口感染させや MRSA の院内感染対策にも期待される 9）。

8）

5てもC. butyricum MIYAIRI 588株の投与の有無に関わらず全てのマウスが正常であった（表 2）。

Sekiらは 10）、110 例（生後 1ヶ月から15 歳）の小児を対象に、抗菌薬療法中の腸内細菌叢の変動と、ミヤBM

本結果を細菌学的に解析した結果では、C. butyricum（MIYAIRI 588 株を使用した宮入菌製剤）の抗菌薬誘MIYAIRI 588 株の投与マウスの盲腸内容物中におけ導下痢症の抑制効果を報告している。対象患者のうちるC. difficile の菌数およびウサギ腎細胞（RK13）に対27 例（生後 1ヶ月から8 歳；平均年齢 1.9 歳）は抗生物する細胞障害活性が C. diff icile 単独感染マウスに対質を単独で投与され、38 例（平均年齢 3.1 歳）は抗生し顕著に抑制されていた（図 1）。

物質投与 3日目よりミヤ BM の併用を開始した。また、45以上の結果から、C. butyricum MIYAIRI 588 株は例（平均年齢 2.0 歳）は抗生物質療法の開始と同時に

表 3 プロバイオティクスによる抗生物質起因下痢症の防御作用

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ミヤ BM の投与を開始した。
試験では抗生物質投与前の便性状および腸内細菌叢と、抗生物質投与 3日目および 6日目の各項目を比較検討している。その結果、抗生物質を単独で投与された患者の腸内細菌叢では、ミヤ BM 投与患者に比し、偏性嫌気性菌の顕著な減少および Bif idobacterium の検出率の顕著な減少が確認された。また、抗生物質投与による抗生物質誘導下痢症は、抗生物質単独
群で 59% の患者に認められたが、ミヤ BMを併用した群では 5%まで低下した（図 2）。

図 2 The occurrence of diarrhea in children who received（□）only antibiotics,（ ）Clostridium butyricum MIYAIRI（CBM）from the mid point, and（■）CBM from the
beginning of therapy. *P<0.05, significant difference compared with（ ）. **P<0.05,.（文献 10より）
significant difference compared with（□）

過敏性腸疾患に対する効果
過敏性腸症候群（Ir ritable Bowel Syndrome; IBS）
は消化器系疾患のなかでも、一般的な疾病であり、下痢や便秘を繰り返すものの、明確な原因が不明であり、

1）Fuller, R. J. Appl. Bacteriol. 1986, 61, 1S-7S.

且つ、治療に難渋するケースが多いことが知られてい2）神谷 茂 . 日本臨床腸内微生物学会誌 . 2000, 2, 3-7.

る。本疾患へのプロバイオティクス投与も、各種薬物治療の代替療法として良く用いられる。Hoveyda ら 11）は、
本 疾 患に対 するプロバイオティクスの効 果について、
MEDLINE（1950-2007）、EMBASE（1980-2007）、CINAHL（1982-2007）、AMED（1985-2007）の各種
データベース上に報告されている14 のプラセボ対照臨
床研究成績をメタ解析することで臨床的意義を検討した。その結果、プロバイオティクスによるIBS の各種症状の緩和作用は認められるものの、対象となった臨床研

3）Rowland, I.; Capurso, L.; Collins, K.; Cummings, J.; Delzenne,N.; Goulet, O.; Guarner, F.; Marteau, P.; Meier, R. Gut
Microbes. 2010, 1, 436-439, doi: 10.4161/gmic.1.6.13610.
4）Sanders, M.E.; Guarner, F.; Guerrant, R.; Holt, P.R.; Quigley,
E.M.M.; Sartor, R.B.; Sherman, P.M.; Mayer, E.A. Gut. 2013,
62, 787-96, doi: 10.1136/gutjnl-2012-302504.
5）Takahashi, M.; Taguchi, H.; Yamaguchi, H.; Osaki, T.;
Komatsu, A.; Kamiya S. FEMS Immunol. Med. Microbiol.
2004, 41, 219-226.

指摘している。

6）Fukuda, S.; Toh, H.; Hase, K.; Oshima, K.; Nakanishi, Y.;
Yoshimura, K.; Tobe, T.; Clarke, J.M.; Topping, D.L.; Suzuki,
T.; Taylor, T.D.; Itoh, K.; Kikuchi, J.; Morita, H.; Hattori, M.;
Ohno, H. Nature., 2011, 469（7331）, 543-547, doi: 10.1038/
nature09646.

6. おわりに7）Cohen, S.H; Gerding, D.N.; Johnson, S; Kelly, C.P.; Loo, V.G.;
McDonald, L.C.; Pepin, J.; Wilcox, M.H. Infect. Control Hosp.
Epidemiol. 2010, 31, 431-455, doi: 10.1086/651706.

究は 4−26 週と限られており、長期間にわたるIBS の疾患の特性を考慮した、より長い期間の検討の必要性を

プロバイオティクスの有用性について、基礎および臨床の観点から概説した。本分野は、様々な疾患を対象として数多くの研究が報告されているが、これまでは、腸管感染症や過敏性腸症候群等、主に消化器系疾患に対する有効性がその中心であった。一方、近年ではアト
ピー性皮膚炎や喘息、さらには肥満に至るまで、全身性の疾患や症状に対する効果も期待されつつある。今後の、プロバイオティクスの更なる研究に期待したい。

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参考文献

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8）Kamiya, S.; Taguchi, H.; Yamaguchi, H.; Osaki, T.; Takahashi,M.; Nakamura, S. Rev. Med. Microbiol. 1997, 8, s57-59.
9）Marteau, P.R.; de Vrese, M.; Cellier, C.J.; Schrezenmeir, J.
（suppl.）, 430S-436S.
Am. J. Clin. Nutr. 2001, 73
10）Seki, H.; Shiohara, M.; Matsumura, T.; Miyagawa, N.; Tanaka,
M.; Komiyama, A.; Kurata, S. Pediatr. Int. 2003, 45, 86-90.
11）Hoveyda, N; Heneghan, C.; Mahtani, K.R.; Perera, R.;
Roberts, N.; Glasziou, P. BMC Gastroenterol. 2009, 9: 15. doi:
10.1186/1471-230X-9-15.

感染症四方山話（8）：感染症医のあり方
Various Topics concerning Infectious Disease (8)Proposal of education for infectious disease physicians

順天堂大学医学部

感染制御科学／細菌学／総合診療科学

准教授

菊池

賢

Ken Kikuchi, MD, PhD.(Associate Professor)
Department of Infection Control Science, Department of Bacteriology, Department of General Medicine,
Faculty of Medicine, Juntendo University

た点も多々ある。そこで、今回の四方山話は自分なりの1. はじめに「感染症医のあり方」について雑感を書き連ねてみたいと

先日（2014 年 2 月1-2日）に名古屋で開催された第 25

思う。あくまでも個人の意見（個人的見解という言葉は、

回日本臨床微生物学会にて、「臨床微生物・感染症学

最近、やたらと政治の分野で連発され、あまり良い意味

における人材育成」なるシンポジウムの企画があった。不で使われていないが）なので、これには「正解」
も「間違

肖、私には「十分な臨床微生物学的知識背景を有するい」
もないと思う。ただ、「こういう感染症医の形があっても臨床感染症学の specialistを今後、どのように育成する

良い」と何らかの参考にして頂ければ幸いである。

のか」というテーマが与えられ、何か喋らなければならなくなった。抄録提出の期限が迫り、お題目を決めなければいけない。
「私が、感染症を目指す医師に望むこと」
を考

2. 私が捉えている感染症学

えていて、改めて自分の事で気がついたことがある。私は近年、感染症医を目指す若手医師が増えてきた。感人に強要するのも、強要されるのも大嫌いだということだ。

染症学は「終わった学問」とされ、研究者は「抗菌薬メー

これでは「人をどう育成するか」などという大層なことはとカーの太鼓持ち」などと揶揄され、感染症を専攻する講ても喋ることができないと頭を抱えた。しかし、自分のスタ

座もほとんどなかった時代を知る人間にとっては、若手のンスを見直してみて、私の提言が感染症医の一つのあり

台頭は何よりも嬉しい。

方として「あり」と感じてくれるならば、それはそれで若手

私は感染症学を「内科の王道」と考えている（図 1）。

の感染症医諸氏の参考にはなるかもしれないと思った。

感染症の専門家は、内視鏡や超音波検査などの特殊シンポジウムの時間は 25 分程度で、うまく伝えられなかっ技能を持っている訳ではない。主訴、病歴、身体所見か感染症学は臨床の中核を成す●内科の王道である─病歴、全身所見、検査所見などを総合的に判断する能力を要求される●様々な全身疾患に関与─悪性腫瘍、自己免疫疾患、神経疾患、変性疾患、内分泌・代謝疾患など●診断が治療に直結●伝播・蔓延する疾患である
─制御・安全管理・危機管理が重要
図1

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らおおよその鑑別診断の見当をつけ、一般検査、画像診認するためのものであり、そこで診断・治療方針を再評

断、そして微生物検査を実施する。得られた膨大な情報

価、転換するために行うのである（図 2）。このため迅速診を総合的に判断することが要求されるが、これはまさしく断、とりわけグラム染色は、多くの貴重な情報を教えてく「内科診断学」の原点である。感染症の診断・治療のプれ、鑑別診断を絞る上で非常に重要である。診断が治

ロセスを、腫瘍、代謝疾患、変性疾患のような他の疾患療に直結し、セットで実施されるという臨床は他ではあまりへの対応と比較すると、両者の違いは際立っている。例

経験できない。また、培養検査の結果が判明する2-3日

えば、腹部にしこりがあって病院を受診し、主治医が胃癌後には自分への審判が下されることと合わせて、感染症を疑ったとする。医師は内視鏡を予約するだろう。もちろ

医は常に自分の臨床技能・嗅覚を研ぎすます必要性にん、貧血がひどいとか、悪液質で全身状態が不良で、栄かられ、良い緊張感を持って臨床の醍醐味を満喫してい養管理が必要だとか、理由があればその場で緊急検査

るのではないかと思う。

を実施する場合もあるが、一般的には「それでは、1 週間

また、他の疾患と感染症の根本的な違いは、病気の後に検査の予約をしましたので、いらして下さい。」との指原因が自分以外の生命体（ウイルス、プリオンなども含ま示になることだろう。内視鏡を施行して、胃癌らしき病態れるから、必ずしも「生き物」であるとは言えないが）であるが見つかれば、生検を行い、病理診断にまわす。その結ことだ。この生命体は自然発生する訳ではない。どこから果が得られるのも1 週間先などになる。手術適応があるとか入り込んで「感染」するのである。即ち、伝播・蔓延す判断され、外科に転科して入院予約をすると、また、1-2る疾患なので、個々の患者を扱う場合は、患者個人の診週間待たされる。結局、最初に受診してから治療にかか断・治療の一般的な臨床のプロセスに加えて、マスとしてるまでに1ヶ月くらいを要することになる。一方、肺炎の患の管理、他に感染を広げない為の予防対策、言い換え者を考えてみよう。患者は 40 歳男性、生来健康。発熱、れば、疾患自体の危機管理・安全管理が必要になるとい悪寒戦慄が 2日前からあって、咳嗽、黄色痰を訴えて受うことである。今では感染制御部門の重要性は大分、認診した。主治医は主訴、病歴、身体所見から肺炎、特に識されるようになってきたが、感染症は医療機関の組織を肺炎球菌の肺炎を疑い、喀痰のグラム染色を実施する。

横断して認識を共有する必要がある疾患なのである。

多数の白血球と莢膜を有するグラム陽性双球菌が観察

また、Helicobacter pyloriと胃癌の関係のように、近年はされ、ほぼ肺炎球菌で間違いないと判断する。喀痰培養

感染症による慢性炎症が、悪性腫瘍、自己免疫疾患、変と血液培養を提出し、セフトリアキソン 1g の静注を行い、性疾患などの感染症以外の疾患発症に密接に関わって入院させた。そう、一部の亜急性〜慢性感染症、例えばいることが明らかになってきた。常在菌叢、保菌、持続感

感染性心内膜炎などでなければ、診断と同時に必ず治

染、内因性感染といったこれまでにあまり注目されてこな療を実施する。培養検査の結果が判明して、確定診断

かった感染症や感染病態が様々な疾患の予防、診断、治がつくまで治療を待つことは稀である。即ち、培養検査は療に直結する可能性が出てきている。今や感染症医は新あくまでも初期診断と初期治療が正しかったかどうかを確たな活躍の場を得て、力を求められていくことになるだろう。

感染症診断・治療の流れ
初期診断→初期治療↓ 2-3日
再評価

2-3日後
繰り返し

診断の評価・治療変更

3. 感染症の面白さ
感染症学の臨床の醍醐味に加え、life scienceとしての感染症学もまた魅力に溢れている（図 3）。感染症で戦うべき相手を深く知る学問、それが感染症学の根本、土台となる臨床微生物学である。感染症学は臨床微生物学の上に築かれていると換言して良い。
感染症で戦う相手は人間に比べて、極めて増殖、世代交代が早く、我々が有史以来、築いてきたことを1日で再現してしまうことができる。即ち、進化の過程を目の当た

図2

20

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感染症四方山話（8）：感染症医のあり方

りにすることが可能なのだ。大腸菌や酵母が様々な生命現象のモデル生物として科学の発展に大きく寄与してき4. 感染症学・臨床微生物学をどこで学ぶかたように、高度な生命現象に対して簡略化した解決の道

ここで、現在の医師育成過程を考えてみよう。感染症

筋を示してくれる。更に、相手は自分たちとは異なる存在

学を独立した臨床科として教えている医学部はまだ数少であるから、臨床微生物の研究は、そのまま診断・治療ない。多くは臓器別診療科でそれぞれ関与する感染症に直結できるものが多い。敵は自分たちと異なる相手であを学んでいることと思われる。感染症科として教えている

るから、撲滅、制御できる可能性もある。臨床微生物学

ところでも、臨床微生物学をセットで教えているカリキュラ

的アプローチを経た感染症学は研究自体のモチベーショ

ムはほとんどないのではなかろうか。一方、「微生物を手ンを上げやすい学問と言えよう。

にする経験」は医学部基礎医学（3 年生か 4 年生）の微

しかし、その魅力を満喫できるかどうかは臨床微生物

生物学実習以外にはないであろう。だが、どの程度の医学的視点と素養をどの程度持つかに深く関わっている。

学生が臨床を学んだ時に、この体験を自分の骨肉として患者体内で起こっていることは、自分以外の生命体と自己いるだろうか。自分の目指す医師や臨床現場のイメージとの戦いである。敵を知らねば、攻撃態勢を取ることはできがまだ朧げな時分に、微生物学実習のモチベーションをまい。植物の種だけ見ても成長した草木を想像することは上げることは容易ではない。また、最近の微生物学実習できない。机上で学んだ知識と、実際に自分で扱った経は、取り扱う微生物の種類も少なく、ほとんど生の微生物

験では、病態をイメージする上でも大きく違ってくるだろう。

を扱わず、PCRなどの分析法を導入している。益々、臨

私は感染症の診断・治療という臨床のプロセスを考え床微生物を体験する場は医学教育の中で少なくなってき

るとき、患者に起こっている病態生理と同時にそこにいるている。

と思われる微生物の状態（想定される微生物が今、どのではどうすべきか。医学教育の中で感染症学のカリような状態にあるのか、biofilmの陰でじっと身を潜めて嵐

キュラムに臨床微生物学実習を組み込むのが一番の早が過ぎ去るのを待っているのか、それともcompetenceを道だろうが、1 〜 2日の実習で感染症の骨肉になる臨床

発動し、毒素をまき散らし、爆発して全身に飛び出そうとし

微生物学の素養を身につけるのは無理である。やはり、ているのか）
をイメージする。いじけて死んだふりをしてい

臨床研修の中で1ヶ月でも良いから、微生物検査室で修る微生物にはどのように戦えば良いのか？ 活発に増殖行させることが一番の近道かと思う。培養検体をグラムする菌をコントロールするにはどうすべきか？ 戦略はその染色、培養、分離、同定、感受性試験まで検査技師と同時の宿主と起因微生物の戦場のイメージで変わる。微生

じ体験をさせる。グラム染色のみならず、培養検査で相物を深く知れば知る程、イメージは膨らむ。イメージが膨ら

手が生き物であることを体験してもらう訳である。培養検

めば、臨床の醍醐味も倍増する。見える風景が違ってくる

査の流れがわかれば、無駄なオーダーを出さなくなる。まのである。

た、自分が提出する培養検査でどんな微生物が生えるか、イメージすることができる。生き物を扱えば、教科書通感染症学は面白い● Life Science の対象

りにいかないことなど日常茶飯事であることがよくわかる。
そうすれば必ず、疑問を持つことになる。その疑問を自分で解決できれば、違った風景が見えてくる筈だ。先入観●進化の過程を試験管内で再現できるを持たずに感染症に対峙することが如何に重要か、学ぶ●あらゆる生命現象のモデルになりうることになるだろう。そこで見えてきた昨日までとは別の感染●様々な全身疾患との関連性●基礎研究が臨床に比較的直結する●撲滅、制御できる可能性がある●自然界の摂理、本質を体現する症の風景に興味を抱けば、自ら新たな探求の道をこじ開けて、感染症医を目指す人材が必ず出て来るだろう。
以前の感染症四方山話（3）（4）に書いたが、私は感染性心内膜炎と出会って、新しい風景を数多く見てきた。
壁にぶつかる度に、あれこれ悩み、あがき、答えを見つけてきた。ブレイクスルー後には新たな風景の広がりを感じ

図3

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ることができる。これは至福の時であり、また、新たな試練

歩がてら、また、博物館近くにある大きな八百屋（Fairwayの始まりでもある。それが感染症研究・臨床に執着していMarket）、魚屋（Citarella）、ベーグル屋（H&H Bagels）、る理由だと思う。

リビング用品屋（Zaybar's）への買い物ついでに、セントラ

研修医や感染症医に微生物を扱わせるには検査室

ルパークを横断して出かけた。日本で言えば国立科学博の負担、指導システムの整備など、解決せねばならない

物館に相当する。ワシントンDCにあるスミソニアンの科学課題もあるが、決して世迷い言ではない。数年前、ある分野の博物館は National Museum of Natural History、

500 床ほどの総合病院で講演を頼まれ、訪れた折に、そイギリス最 大の科 学 博 物 館、ロンドン自然 史 博 物 館もこの検査室で実施していたことなのだ。できれば指導す

Natural History Museumだ。皆、「科学博物館」ではなくる感染症医がこの一連の操作指導できれば一番良いのて、正式名称は「自然史博物館」なのである。今でこそ、だが、自分で微生物を扱っている感染症医は残念ながら「自然史」なる名称は群馬県立自然史博物館、埼玉県

ほとんどいない。指導者育成も今後の大きな課題になる

立自然史博物館、大阪市立自然史博物館、豊橋市自然だろう。

史博物館など、国内の博物館にも冠するところが増えてきたが、我が国ではまだまだ「自然史」はなじみがないか

5. 微生物自然史に眼を向ける医師にも知れない。
「自然史」は直訳で、本来は「博物学」のこ

さて、話を臨床微生物学会シンポジウムに戻す。お題られたため、「Natural History Museum」
をそのまま訳せ目の設定には頭を悩ませた。天の邪鬼の私は、通り一遍ば「博物学博物館」となって都合が悪いこともあったのだのタイトルでは面白くない。一見、聴衆を煙に巻きながら、ろう。我が国に元々ある言葉で言えば「本草学」となる

何かを期待させるタイトルはないか。思いついたのは「自が、残念ながら
「本草学館」のような名前は耳にしたこと

然史」という言葉である。タイトルは「微生物自然史に眼をがない。

とである。明治以降、museumに「博物館」の訳語が当て向けられる医師像」と決まった。

話が横道に逸れたが、プリニウスの博物誌に代表され私は1994 年から3 年間、アメリカ ニューヨーク市で留るように、古来、自然界に存在するあらゆる物を体系化す

学生活を送った。時折、足を運んだのが、マンハッタン島る試み、即ち、博物学が行われてきた。科学の原点にセントラルパーク西 側 にあった American Museum of「博物学」がある訳で、その哲学的経緯も踏まえて、博物

Natural Historyだった。当時、私はセントラルパークを挟学は広く自然科学を指すと捉えても良いだろう。古典的

んで反対側の72nd St. 3rd Ave.に住んでいたので、よく散博物学の本質は分類学であるが、これは今なお、現在のTokyo Infection Conference（TIC）
設立：2003年7月9日（2014年1月現在、64回実施）

設立目的 ：感染症領域における基礎、臨床医学の専門知識の増進・普及と技術に貢献すること。
対象：医師、検査技師、薬剤師、看護師など。

形式：感染症症例検討会(CPC）

運営方法 ：登録制（参加希望者は事務局へ連絡し登録）
運営費：会費徴収（500円／回）

開催場所 ：東京女子医科大学病院、社会保険中央病院
順天堂大学病院の各当番（臨床講堂など）を持ち回り
開催時期 ：年6回ー1, 3, 5, 7, 9, 11月
参加人数 ：毎回50-80名
世話人

登録ー約200名：約20名（代表：順天堂大学

図4

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菊池賢）

感染症四方山話（8）：感染症医のあり方

臨床微生物学では「菌種同定」に絡んで重要な位置をだが、検出された菌種の同定の話になると急に静かに占める。臨床微生物学を「感染症由来の微生物自然史

なってしまうことが少なくない。グラム染色像から、コロニーの学問」と定義しても良いではないだろうか。

の性状から、生化学的性状から、菌種の同定にも「鑑別「自然史」にはもう一つのメッセージを込めた。博物学診断」があり、「確定診断」するためには何をすれば良いは本来、「自ら蒐集」
した自然界の万物を「自分の手で」のか、そこで病態から臨床医が総合的に判断して鑑別分類、研究する学問であった。現代の博物学者といえ診断を挙げるのと同じような議論が生じる筈である。しかば、南方熊楠のような存在であろうか。大事なことは「自し、この議論に参戦する感染症医はほとんどなく、検査技

分で」調べてみることである。

師の人々の討論と相成るが、技師の方々は引っ込み思

さて、今の感染症医の多くの興味は、「感染症の臨案な人が多いのか、中々、盛り上がった議論になることは床」であって、患者の病態から感染症を捉えることに偏り少ない。
「16S rRNA gene sequence で○○に決まりましすぎている気がしてならない。
「自分で培養検査に手を下た」というと、そこで議論は終結して、誰も疑問を挟まなす」感染症医に是非会いたいと思う。

い。私は一人でも多くの感染症医に、新しい風景を感じ

私は 2003 年 7 月から隔月で（年 6 回、12 症例を検討）取ってもらい、ここに積極的に参戦して欲しいと願っていTokyo Infection Conferenceという感染症症例検討会をる。そう、「微生物自然史に眼を向けられる感染症医」
を主催している（図 4。興味のある方は、是非、ご連絡賜り

めざし、「自分で微生物を扱う体験の果てに得られた臨

たい。セミクローズドな会なので、事 前 登 録 が 必 要）。

床微生物学的素養を身につけた医師」になってほしいと

元々は検査技師と感染症医の連携をはかる目的で始め切願しているのである。

た会だが、こんなに長く、一度も休まず継続するとは、当初は思っていなかった。これも次々に感染症を目指す若6. おわりに手の優秀な医師が増えたお蔭である。毎回、大体 50-80
名の参加があり、感染症医と検査技師がほぼ半々、薬

今回の四方山話は柄にもなく、説教めいたことを書い

剤師などの他の職種の方がこれに少し加わる。いわゆるた。これには様々な異論、反論、ご意見もあることだろう。

clinical pathological conference（CPC）形式で、司会者

感染症医の育成、特に、微生物学への造詣の深い感染

も会場の誰もが答え（診断名、起因微生物名）
を知らな症医の育成は今後、益々必要とされるだろうが、その具い。主訴、現病歴、既往歴、家族歴、身体所見、一般検体策は全く講じられていない。今回の話はあくまでも私見

査、画像診断、と別々にスライドを作成し、その項目毎に、であるが、何か皆様のヒントになることもあるかと思う。これ質疑応答を行って、会場の皆で最終診断を考えるというをお読みになられた方からご意見を頂戴できれば、こんなスタイルである（図 5、6）。感染症医は鑑別診断までは積嬉しいことはない。最後に若い感染症医を目指す諸君！

極的に参加し、非常に白熱した展開になることが多いの

まだ見ぬ風景を見てみませんか？

図5

図6

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最 近 の ト ピ ッ ク ス
貝毒検査と貝毒標準品
貝毒とは、魚介類が生成する毒物（マリントキシン） 表1 下痢性貝毒の一種で貝類の毒を指す。貝毒は自然毒に分類され、ふぐ毒と同等の神経毒であり、貝毒検査は食品衛生上重要である。日本国内の貝毒検査は、公定法としてマウス毒性試験法が採用されている。マウス
毒性試験法はマウスに対して致死毒性のある成分を一括して検出可能であるが、毒性物質の同定が困難であることや検出感度・精度の悪さが指摘されている。それに対し、機器分析は検出感度・精度が高いこと、成分毎に検出可能なことが利点として挙げ

表2 麻痺性貝毒られる。機器分析では未知毒物の同定はできない
が、検査感度・精度が技術の習熟度に大きく依存しないことが一番の利点と考えられ、実際にEUの公定法では機器分析が採用されている。貝毒には、下痢性貝毒（DSP：Diarrheic Shellfish Poison）
（表1）
、
（表
麻痺性貝毒（PSP：Paralytic Shellfish Poison）、記憶喪失性貝毒（表3）、神経性貝毒などがあ
2）
り、機器分析による毒の同定は今後重要な分野になると考えられ、（独）水産総合研究センター中央水産研究所では、LC/MSによる貝毒分析手法に関する研修会が行われている。LC/MSによる分析を行うためには貝毒の標準品が必要となるが、合成による製

表3 記憶喪失性貝毒

造はできないため自然物からの抽出となり、国内にて製造を行っているメーカーはない。
また、不確かさなどの値付けも必要となるため、検査技法などの習熟も必要となる。これらのことから関東化学では、カナダのNRC（National Research Council）
より販売されている標準品の取次販売を開始し、現在はサキシトキ
シン以外の商品について、各種輸入販売を行える体制が整っている。さらに、これらの標準品の他にも、以前より販売しているマイティシルシリーズ（HPLCカラ（図1）、
ム）、新製品であるボーダレス（モノリスカラム）
イージーオーダープレミックス溶媒サービスなどにより、総合的に本検査の発展に貢献していきたい。

図1 ボーダレス

C K
表紙写真：ギボウシ（撮影／北原音作）〒103-0022 東京都中央区日本橋室町2丁目2番1号
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編集責任者 金田 尚
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