炭疽菌
2001年、同時多発テロ事件直後のアメリカで、複数の場所に炭疽菌芽胞入りの郵便物が送付されるという生物テロが発生した。この事件は9月27日に発覚し、最終的に皮膚炭疽12名、肺炭疽11名の被害者を出した。炭疽菌は侵略戦争などで使用する場合、半永久的な芽胞の残存や使用者自身の危険など問題があるものの、テロリズムにおいてはこのような点を無視して使われる場合のあることが再認識された。事件直後には、アメリカ国内のみならず、世界各国で「白い粉」に対する一種のパニック状態になり、日本においても郵便物の配達・開封のさいには厳重な注意が呼びかけられた。白い粉を用いたいたずらをする者も世界各地で現れた。また、炭疽菌をはじめとする危険な病原体の研究を問題視する風潮も高まり、主要な科学雑誌でもテロへの応用が可能な論文を公表すべきかどうかの議論が行われるなど、社会に影響を与えた。
防御抗原 (PA) は、標的になる細胞の細胞膜に存在する受容体タンパク質(炭疽毒素受容体、anthrax toxin receptor, ATR)と結合する性質を持つ。PA自身も神経などの機能を阻害する毒素としての働きを持つが、それ以上に、浮腫因子 (EF) と致死因子 (LF) を標的細胞内に送り込む役割が大きい。
PAは細胞膜上の受容体に結合した後、細胞膜表面にあるフリン (furin) と呼ばれるプロテアーゼによって切断を受けて活性型になる。活性型になったPAは、互いに相互作用して集まり、細胞膜上でPAが7つ集まった7量体を形成する。PAの7量体は、細胞膜上の脂質ラフト(細胞膜を構成する脂質分子のうち、ある種のものが集まった部分)に移動し、そこからエンドサイトーシスの機構によって、細胞の内部にエンドソーム小胞として取り込まれる。さらに7量体になったPAは、EFまたはLFと結合する活性を持っているため、PAが細胞内に取り込まれると同時にEFやLFが細胞内に取り込まれる。細胞内に取り込まれたエンドソームは、異物を分解する酵素などを含んだリソソームと融合するが、このとき小胞内のpHが酸性に変わる。
浮腫因子 (EF) は、カルモジュリン依存アデニレート・サイクラーゼ活性を持つ毒素である。細胞質にはカルモジュリンが存在するので、EFは上述したPAの働きによって細胞質内に取り込まれた後、アデニレートサイクラーゼとしてアデノシン三リン酸 (ATP) からサイクリックAMP (cAMP) を生成する。これによって、細胞質内のサイクリックAMP濃度が上昇すると、上皮細胞などでは細胞膜のイオンチャネルが活性化して細胞内からの電解質や水の分泌が起こり、その結果、組織レベルでは浮腫などの病変が現れる。
炭疽菌 (Bacillus anthracis) は、バシラス属に分類されるグラム陽性の芽胞形成桿菌である。種小名の anthracis は「炭疽 (anthrax)」を意味する。この語は古代ギリシア語の「炭 (ἄνθραξ)」に由来し、炭疽の病変部が炭のような黒色に変色することにちなんで付けられた。
大きさは約 1 - 1.2 μm × 5 - 10 μm で、病原性細菌の中では最大の部類である。顕微鏡で観察すると、個々の桿菌は円柱状で、竹の節を直角に切り落としたように見え、これが直線上に配列した連鎖桿菌として観察される。その周囲を莢膜(きょうまく)と呼ばれる構造が取り囲んでいる。炭疽菌の莢膜は、他の細菌が持つものと比較すると境界が鮮明である。鞭毛や線毛は持たない。
炭疽菌は芽胞形成菌で、生育環境が悪化すると菌体の中央付近に卵円形の芽胞を形成する。芽胞は熱や化学物質などに対して非常に高い耐久性を持つ構造体であり、このため炭疽菌が生息している環境から菌を除去することは極めて難しい。第二次世界大戦中に英軍がグリナード島で行った実験では、少なくとも実験後40年以上にわたって、多数の炭疽菌が土壌に残存しつづけるということが判明した。