抗生物質とワクチン� �6−7回抗菌製剤及びワクチンの薬理作用と処方の留意点� •  抗生物質とは •  ワクチンとは� 抗生物質� •  •  •  •  人類初の抗生物質ペニシリン（上図）は、1928年にアレキサンダー・フレミング氏によって偶然発見され、それ以来多くの病気から人間は助かるようになった。� �このペニシリンを作るアオカビ（Penicillium notatum）は、生産能率が悪く十分の量の抗生物質を得ることは難しかった。� �しかし、その後1943年にメロンの一種のカンタロープの中で見つかったアオカビ（P. chrysogenum）は、以前のものに比べて1000倍の生産能力があり、現在ではこれを用いてペニシリンを生産している。彼らは、二つのアオカビの間には、ペニシリンの前駆物質をペニシリンに変える酵素をコードする遺伝子pahAに違いがあることを明らかにした。（この遺伝子の違いはわずか 1つの塩基のみが違うだけである。）� アレクサンダー・フレミング（Sir Alexander Fleming, 1881年8月6日 - 1955年3月11日）� •  世界最初の抗生物質として有名なペニシリンもまた偶然から見つかった。フレミングの実験室はいつも雑然としていて、その事が彼の発見のきっかけになったようである。それは1928年に、彼が実験室に散乱していた片手間の実験結果を整理していた時のことである。廃棄する前に培地を観察した彼は、黄色ブドウ球菌が一面に生えた培地にコンタミネーションしているカビのコロニーに気付いた。ペトリ皿上の細菌のコロニーがカビの周囲だけが透明で、細菌の生育が阻止されていることを見つけ出した。このことにヒントを得て、彼はアオカビを液体培地に培養し、その培養液をろ過したろ液に、この抗菌物質が含まれていることを見出し、アオカビの属名であるPenicilliumにちなんで、ペニシリンと名付けた。フレミングはこの新発見の重要性を認識し、1929年6月号のBritish Journal of Experimental Pathology 誌でペニシリンに関する報文を発表した。� 自然科学におけるセレンディピティ� •  セレンディピティは、失敗してもそこから見落としせずに学び取ることができれば成功に結びつくという、一種のサクセスストーリーとして、また科学的な大発見をより身近なものとして説明するためのエピソードの一つとして語られることが多い。� セレンディピティが見出せる代表例� •  ヘリコバクター・ピロリの発見 •  1983年、オーストラリアのロビン・ウォレンとバリー・マーシャルがヒトの胃から、らせん状の菌を培養することに成功した。� •  この成功の影には一つのセレンディピティがあったと伝えられている。 •  カンピロバクター培養法を導入したマーシャルらであったが、それでも目的の菌の培養には失敗が続いた。 •  しかし1982年4月のイースターのとき、マーシャルの実験助手が休暇をとったため、マーシャルは通常は数日で終わらせる培養を、5日間そのまま放ったらかしで続けることにした。 •  そして休暇が終わったとき、培地上に細菌のコロニーができていることに気づき、これが本菌の発見につながった。後にわかったことだが、ヘリコバクター・ピロリは増殖が遅く、培養には長時間を必要とする細菌であった。� 「ペニシリンの再発見」� •  結局フレミング自身はペニシリンの精製には成功しなかった。しかし、ペニシリンが発見されてから既に十年が経った1940年、彼の報文を読んだ二人の科学者、H.W.フローリー（Howard Walter Florey）と E.B.チェイン(Ernst Boris Chain)がペニシリンを精製し効果的な製剤にする方法の開発に成功した。彼らの研究により、第二次世界大戦中には、ペニシリンは薬剤として大量生産できるようになり、ペニシリン発見の真の価値が改めて再認識されることになった（「ペニシリンの再発見」とも呼ばれる）。� •  この「再発見」がきっかけとなって、フレミングは1944年にペニシリン発見の業績によりナイトに叙せられた。また、1945年にはフレミング、フローリーおよびチェインはノーベル医学生理学賞を共同受賞することになった。フローリーは後年、ペニシリンが大衆に利用されるようになり、第二次世界大戦の多くの兵士を救命した業績により、爵位を受けた。� 抗生物質は二次代謝産物� •  生物がつくる物質のうち、糖、アミノ酸、脂質、核酸など、多くの生物に共通でその生物の生命活動に必須な物質を一次代謝産物と呼びます。 •  一方、一次代謝産物からつくり出され、その生物の生命活動に必須でない独特な物質を二次代謝産物と呼びます。抗生物質や色素がその代表例です。人類は昔から、これらの二次代謝産物を薬・香料・染料などの生物資源として利用してきました。� 土壌中の放線菌！� •  放線菌は肥沃な土壌 1 g 中に約 100 万個存在する土壌微生物であり,土壌生態系における環境浄化や物質循環に貢献している.放線菌が有用である理由の一つに,抗生物質を含めた多種多様な二次代謝産物の生産能力が挙げられる.二次代謝産物とは生物自身が生産し,生育自体には直接関係しない各生物種固有の化合物である. これらには顕著な生理活性を持つものが多く,また構造多様性やユニークな生化学反応の宝庫でもある.今までに微生物から単離された 22,500 種類の生理活性物質のうち,約 45% が放線菌によって生産されており 1),現在でも貴重な抗生物質の探索源となっている.実際に細菌感染症治療薬ストレプトマイシンやエリスロマイシン, 抗寄生虫薬エバーメクチン,抗ガン剤ダウノマイシン, 免疫抑制剤FK506 などの有用生理活性物質は放線菌によって生産されている.放線菌の中で代表的な属は Streptomyces 属であり,土壌中の分布頻度から考えても大勢を占めている.Streptomyces 属放線菌の興味深い特徴として,染色体およびプラスミドの線状構造,複雑な形態分化,そして抗生物質をはじめとする多種多様な二次代謝産物の生産能が挙げられる.� 放線菌と抗生物質� Aevermectin エバーメクチンは北里� •  大村�智博士らによって1979年に発見された抗寄生虫薬エバーメクチンは犬のフィラリアなどの線虫類やダニなどの節足動物類に有効な動物用の医薬品として、国際的に高い評価を得ています。さらにエバーメクチンの誘導体であるアイバメクチン（商品名：メクチザン）は、1988年よりWHO通じてアフリカや中南米等の熱帯地域の風土病であるオンコセルカ症やリンパ性フィラリア症の治療・予防に使用されており、オンコセルカ症制圧プログラムの推進に大きく貢献しています。すでに7000万人がオンコセルカ症の感染を免れており、WHOは天然痘に次いで2010年にはアフリカ全土で本症がほぼ制圧されるであろうと推定しています。� オンコセルカ症� 薬学部の中庭に！オンコセルカ症は，フィラリア線虫の回旋糸状虫による感染症である。症状は皮下小結節，かゆみ，アデノパシーとリンパ管閉塞，慢性皮膚疾患，および失明を来しうる眼の病変である。約1800万人が感染しており，そのうち約27万人が失明し，さらに50万人が視覚障害を持っている。オンコセルカ症は世界的な失明原因の第2位である（第1位はトラコーマ）。オンコセルカ症はアフリカの熱帯地域およびサハラ以南において最もよくみられる。。ペニシリンの作用機序� •  ペニシリンのβラクタムを含むL-Cys-D-Valの立体構造は、細菌の細胞壁を架橋する目的で生合成される、D-Ala-D-Alaの立体構造に酷似しています(下図)。このため、細菌内に存在するトランスペプチターゼがペニシリンとD-Ala-D-Ala構造を誤認識し、細胞壁の架橋が行われなくなります。これにより菌の細胞壁が脆弱化し、浸透圧に耐えられなくなった菌は溶菌を起こし死滅します。� アミノグリコシドの作用機序� •  アミノグリコシド系抗生物質は一般に、細菌の30Sリボソームに結合し、タンパク質の合成を阻害することによって抗生作用を示します。人間のリボソームは細菌のそれとは異なる構造をしているため、細菌だけに選択毒性を示します。特に結核 (tuberculosis)の治療に良く用いられ、結核による死者を激減させるに至った、抗生物質のマイルストーンと呼べる存在です。� ニューキノロンの作用機序� •  DNAジャイレースという酵素を標的として DNA合成を阻害し、さまざまな菌に効果を及ぼします。比較的新しい薬物です。 •  シプロフロキサシン (Ciprofloxacin)� 抗生物質が効かない菌が増えてきた＝薬剤耐性菌� •  抗生物質は菌に対して抑制的に働きます。菌は自分に害を及ぼすものを克服すべく変異・進化します。つまり抗生物質を沢山使うと、それに対して抵抗性を持つように、菌は進化してゆくのです。菌のように単純な生物だと進化のスピードも速く、かなりすさまじい勢いで耐性が獲得されてゆきます。� 薬剤耐性獲得メカニズム� •  �細菌の耐性獲得プロセスは2通り考えられています。すなわち、 �①薬の使用によって大多数の菌は死ぬが、わずかに存在する自然耐性菌が生き残り増殖する �②新しく耐性遺伝子を獲得することによって耐性化する� 薬剤耐性プラスミド� 形質転換� 困ったこと・・・・� •  抗生物質の開発と耐性獲得は、いたちごっこのようなもので、いつまでもきりがありません。最近は菌の耐性獲得スピードの方が上回りつつあります。開発してもすぐ耐性菌ができて使えなくなる、という現象が実際に起きつつあります。とはいえ開発の努力を怠ったが最後、どうなるかは察するに難しくないでしょう。このジレンマが解消される日はまだ遠そうです。� 動物の生体防御機構教科書35頁 � 6月22日来週29日の講義は休講実習は予定通り実施します� 免疫担当細胞� 生体防御機構� 免疫担当細胞の種類と機能� 細胞性免疫と液性免疫自然免疫と獲得免疫における担当細胞� 病原体抗原の提示� 抗原提示には2種類のMHCが� 抗原提示は病原体によって違う� MHCクラスI� MHCクラスII� MHC拘束性� 他人のリンパ球は認識しない� MHC拘束とは� •  T細胞は異物を認識すると同時に，自分と遺伝的に同じMHC（主要組織適合抗原）を持つ細胞を認識して標的にする性質を持つ。これを「遺伝的な拘束」と言います。� 細胞性免疫の役割：細胞内病原体� 液性免疫の役割：細胞外� 抗体依存性細胞障害活性� ワクチンと予防接種� 1）ワクチンの定義：動物にある微生物の免疫物質を人為的に投与して、その微生物に対して特異的に抵抗性を賦与する生物学的製剤� 免疫応答はリンパ組織で� 抗体応答�1次vs2次応答� （1）ワクチン（予防液）� ワクチン（予防液）：微生物あるいは微生物由来の感染防御抗原を人為的に動物に投与して、その動物に能動的に免疫を賦与する目的の抗原物質をワクチンという。投与方法は、 •  直接投与して能動的に免疫を賦与する方法 •  母獣を免疫して移行抗体で受動免疫を賦与する方法 •  胎子に直接接種して免疫を与える方法（鶏卵接種法）（1）動物用生物学的製剤� b. 診断液 •  感染症、寄生虫病の診断に用いられる抗体と既知の抗原 •  診断液を用いる反応は：沈降反応、凝集反応、補体結合反応、赤血球凝集反応、蛍光抗体法、ELISA、皮内反応 c. 免疫血清 •  抗原で、牛、豚、犬などを高度免疫してえられたもの� a. 生ワクチン� 人為的に病原性を減弱させ、増殖性を保持した弱毒株を用いる＊野外株で宿主に対して病原性を示さずに免疫原性を有する弱毒ウイルス株をワクチン株として用いる場合もある（NDV�B1株）＊野外株で同属異種のウイルス株を用いる場合（鶏痘、マレック病）� 生ワクチン� ＊野外強毒株をそのままワクチン株として用いる場合（鶏脳脊髄炎）：本病ウイルスは初生雛に強い病原性を示すが、中・大雛は無症状＊多くのワクチンは、野外株（強毒株）を自然宿主とは異なる動物や培養細胞を用いて継代し、純化を行い、宿主に対する病原性を減弱し、免疫原生を持たせた株を用いて製造されている。＊現行ワクチンは、培養細胞か発育鶏卵を用いて製造� b. 不活化ワクチン� 理化学的方法（熱、紫外線、ホルマリン、β−プロピオラクトンなど）で増殖性を失活させ、免疫原性を保持させたワクチン＊細菌体を不活化した死菌ワクチンはバクテリンと呼称＊細菌の外毒素（破傷風、気腫疽など）を主にホルマリンで変性させて、無毒化して免疫原性を保持させたトキソイド� b. 不活化ワクチン� ＊病原体から免疫原性（感染防御抗原）のみを分離精製した成分ワクチン（サブユニットワクチン、コンポーネントワクチン）＊ワクチン成分には動物体内での増殖性がないので、免疫効果を増強するためにアジュバント（免疫賦活剤）を添加＊一部ワクチンでは複数回のワクチン接種� c. 多価ワクチン� ＊2種類以上の病原体あるいは同一病原体でも2種類以上の抗原性を異なる株の抗原物質を含んだワクチン＊多価ワクチンは、生、不活化、トキソイドを組み合わせて、呼吸器系、消化器系、神経系、異常産系などの疾病の特徴に配慮して製剤化＊生ワクチンタイプ＊不活化ワクチンタイプ＊トキソイドタイプ＊生・不活化ワクチンタイプ＊ウイルス・細菌生ワクチンタイプ＊ウイルス・細菌不活化ワクチンタイプ＊不活化ワクチン・トキソイドタイプ •  �� 犬用混合ワクチン� •  5種混合ワクチン�� •  •  •  •  •  犬ジステンパー、犬アデノウイルス2型感染症、犬伝染性肝炎、犬パラインフルエンザウイルス感染症犬パルボウイルス感染症 � •  6種混合ワクチン�� •  犬コロナウイルス � •  8種混合ワクチン�� •  犬レプトスピラ病� 牛5種混合生ワクチン（IBR,BVD,PI3,RS,AD7)� •  •  •  •  •  牛伝染性鼻気管炎牛ウイルス性下痢症−粘膜病牛のパラインフルエンザ牛RSウイルス感染症牛アデノウイルス感染症の予防。� 豚死産3種混合生ワクチン� •  •  •  •  豚の日本脳炎、豚パルボウイルス感染症豚のゲタウイルス感染症の予防。特に繁殖用母豚の日本脳炎ウイルス、豚パルボウイルス及びゲタウイルス感染による死産の予防。� ニワトリ6種混合オイルワクチン（ND,IB3種,IC-A,IC-C)� •  ニュ−カッスル病、 •  鶏伝染性気管支炎 •  鶏伝染性コリ−ザ（A・C）の予防。� d. 新しいワクチン（次世代ワクチン）� i) ベクターワクチン＊ウイルスや細菌をベクターとして、病原体の感染防御遺伝子を挿入して作出されたワクチン＊ワクチン株としては弱毒株が用いられ、ウイルスでは、ワクチニアウイルス、ヘルペスウイルス、アデノウイルスなどがある。＊細菌では・・・＊弱毒株に組み込むことで、数種の疾病を予防できる多価ワクチン ii) 遺伝子欠損変異生ワクチン� ＊特定の遺伝子、特に病原性関連遺伝子を欠失させたワクチン＊遺伝子の一部を欠損させ、その遺伝子がコードしている蛋白に対する抗体を産生しないために自然感染抗体か、ワクチン抗体を識別できる＊現行ワクチンではオーエスキー病ワクチンが代表� iii) 組換え型蛋白ワクチン� ＊感染防御抗原遺伝子を大量に細菌、培養細胞、カイコなどで発現させて組み換え蛋白質を精製して免疫原としたもの＊猫白血病ウイルス、ロイコチトゾーン病ワクチンがある� iv) 合成ペプチドワクチン� ＊免疫細胞が認識するペプチドを化学合成して、キャリアーやアジュバントと組み合わせてワクチンとしたもの v) DNAワクチン� ＊感染防御遺伝子を発現ベクターに組み込んだプラスミドDNAを用いたワクチン＊DNAワクチンを筋肉内や皮下に接種すると抗原蛋白が発現され、液性免疫や細胞性免疫が誘導（3）ワクチンの特性� •  生ワクチンは1回、不活化ワクチンは2回接種が必要 •  ワクチン接種の普及で移行抗体が問題となり生ワクチンでも2回 1次ではIgM、2次ではIgG a. 生および不活化ワクチンの利害得失� 生ワクチンの利点 ① 感染防御能が短期間に成立し長期間持続 ② 細胞性免疫が賦与される ③ 分泌抗体IgAが産生される ④ 体内で増殖するので接種量が少量で免疫が得られる ⑤ ワクチンの大量生産が容易生ワクチンの欠点� ①毒力復帰株の出現性が否定できない ②弱毒株の程度によって副作用が現れる場合がある ③ ワクチンの製造には、主に動物、発育鶏卵、培養細胞が用いられるために、他の微生物の迷入の可能性がある ④ 移行抗体の影響をうける ⑤ ワクチン開発に長期間を要し、ワクチン株の作出の予想が困難不活化ワクチンの欠点� ① 免疫成立に比較的長期間を要し、さらに免疫の持続期間が短い ② 細胞性免疫の成立が低い ③ IgAの産生が低く、粘膜感染に対する防御能が弱い ④ 一般的に初回接種の免疫の程度が低いので2回接種（ブースター）が必要 ⑤ 免疫強化のためにアジュバントが必要 ⑥ ワクチン製造には大量の抗原生産（大量培養）が必要多価ワクチンの利点� ① ワクチン接種の省力化と、対象動物のストレスが軽減 ② 同系ワクチンの組み合わせで省力的かつ効果的な予防が可能 ③ 生、不活化、トキソイドの利点を活用できる ④ 病原体の種類に関係なく多価ワクチンが創製できる多価ワクチンの欠点� ① 移行抗体の消長に十分な配慮が必要 ② 多価の効力を得るために2回以上の接種が必要 ③ アレルギー反応などの副作用を制御するためにワクチン原液の精製度を高める必要 ④ 免疫賦活能の高い、かつ安全性の高いアジュバントが必要� 移行抗体と能動免疫� 2）予防接種� a. ワクチンと対象動物症状で大別すると、 ① 全身性感染系（敗血症型、急死・高致死率） ② 呼吸器系（肺炎型） ③ 消化器系（下痢症型） ④ 神経系（脳脊髄炎型） ⑤ 異常産系（流早死産・先天性奇形型） •  直接免疫 •  間接免疫＝受動免疫：幼若獣の腸管感染症 •  異常産の予防：垂直感染を防止するもので繁殖母獣に b. ワクチンと移行抗体� •  新生子は、初乳や卵黄を介して母獣の抗体（移行抗体）を受け取る •  移行抗体がワクチン効果に重大な影響：ワクチン接種時の抗体価 •  移行抗体の消失の時期：教科書では下記のようですが、実際は初乳の授受に個体差があり、もっと早く消失するものが多い。 ��牛、馬：約6ヶ月、 ��豚：約2 3ヶ月、 ��犬・猫：約3 4ヶ月� c. ワクチンの投与方法� •  生ワクチンの接種経路 •  牛、馬、豚、犬、猫：皮下又は筋肉内接種 •  鶏：皮下、筋肉内、腹腔内、点眼、点鼻、穿刺接種、噴霧・散霧、飲水、混餌、卵内接種 •  不活化ワクチンの接種経路：殆どが皮下または筋肉内。2回以上の接種� d. ワクチネーションプログラム� ＊ワクチンや病原体の特性＊疾病の特徴＊動物の年齢＊地域における過去の発生例や病原体の汚染状況＊集団の免疫率＊移行抗体＊ベクター＊地域性、＊飼育環境および形態 ��などを考慮してワクチネーションプログラムを策定シャルル・ニコルの法則：家畜群の免疫率が70%以上になると流行が起こらないインフルエンザワクチン� ワクチン効果� 何が問題か？� ポイントはこれ� ポイントは小児と老人� ポイントは小児と老人� 細菌への作用機序� ウイルスへの作用機序� 寄生虫への作用機序� 免疫寛容：フリーマーチン�