新薬を見いだすための、ますます複雑で費用のかかる探求において、予防、治療、そして疾患を引き起こすという独自の力を持つ免疫系は、より多くの注目に値します。ワクチンは、免疫系を刺激して抗体を産生させることで効くものであり、1796年にエドワード・ジェンナーによって発見されて以来、数百万人の命を救ってきました。世界保健機関（WHO）は、ワクチンを安全な水に次ぐ最も効果的な保健介入策として正当に位置づけています。しかし、従来のワクチンが示すのは、私たちの免疫系が持つ驚くべき力のほんの一端にすぎません。免疫系のバランスが崩れると、健康な細胞を破壊し、1型糖尿病や多発性硬化症などの重篤な自己免疫疾患を引き起こします。免疫系が疲弊すると、がんや慢性感染症が定着することがあります。免疫系は、これらの疾患やその他多くの疾患において中心的な役割を果たしています。
免疫学の進歩を見ると、私たちはジェンナーによる初期の予防ワクチンから、次世代のワクチンが体の防御機能を巧みに統御して疾患を治療し、根絶する時代へと移行しようとしています。
ご尽力により、 ラルフ・スタインマン教授（2011年ノーベル賞受賞者）、私たちは現在、特定の免疫系細胞である樹状細胞が、他の細胞に対し、疾患と闘うよう、あるいは誤って攻撃しようとする自分のタンパク質に対する免疫寛容を開始するよう指示することを理解するに至りました。他の多くの科学者も補完的な知見を加えており、それによってワクチンは感染症の予防をはるかに超えた領域にまで広がることが可能になりました。実際、現在、臨床開発中のワクチンは527種類あり、49の感染症だけでなく、28種類のがん、10の自己免疫疾患またはアレルギー、さらに17のその他の疾患を対象としています。
免疫系の力を解き放つ可能性で際立っている、次世代ワクチン技術は4つあります。すなわち、DNA、コンピュータによる抗原探索、免疫反応を増強するアジュバント、そしてナノ粒子です。
DNAワクチン
がんにおいては、 DNAワクチン は、腫瘍細胞に特異的なタンパク質の産生を可能にする遺伝情報を運びます。ワクチン接種後、標的細胞はこれらのタンパク質をはるかに大量に産生し始めます。ワクチンによって誘導されたタンパク質（抗原）は免疫系にとっての危険信号となり、腫瘍に対するより効果的で増幅された免疫攻撃を引き起こします。DNAワクチンの原理はヒトの試験で確認されていますが、このアプローチを安全かつ効果的に商業化するためには、DNAワクチンを標的細胞へ選択的に送達する仕組みを確立する必要があります。
抗体の力
多くの疾患において、有効な抗体は患者の血液中に見いだすことができます。しかし、これらの抗体の濃度は、疾患を予防するには低すぎることが多いのです。免疫系により多くの抗体を産生させるためには、警報シグナル（抗原）が必要です。例えば、 ウィリアム・シーフ教授（ザ・スクリプス研究所）などの研究者は、これら未知の抗原を特定する方法を開発しています。彼らは、感染した患者の血液中に見られる抗体を可視化し、コンピュータ生物学を用いて、これらの抗体に効果的に結合する抗原配列を特定しています。このアプローチや類似の手法は、HIV、C型肝炎、結核といった未解決の感染症に対する予防戦略の道を開くものです。主な課題は、発見された抗原分子が小さすぎて免疫系に認識されないことであり、そのため、これらの抗原を免疫細胞に提示するには、より大きな担体が必要となります。
免疫増強分子
私たちは現在、樹状細胞が、免疫系の反応の強さを、特定のタンパク質と呼ばれる トール様受容体（TLR）。これらのTLRを刺激すると、免疫反応を劇的に増強できます。新規のがんワクチン候補は、TLRを標的とする分子による増強効果を利用し、また他の免疫調節戦略を用いて、がんに対する免疫反応を強化することができます。しかし、これらの強力な免疫増強分子は、特に樹状細胞へ直接標的化して送達されない場合、重篤な副作用を伴う可能性があります。
ナノ粒子ワクチン
ナノ粒子ワクチンは、これまでに論じた技術のすべての利点を兼ね備える可能性を持っています。その大きさは、ウイルスなどの自然界に存在する病原体の大きさに近く、そのため樹状細胞による優先的な取り込みが促進されます。マサチューセッツ工科大学（MIT）のロバート・ランガー教授の研究室で開発された新しい製造方法により、ナノ粒子の表面構造、内包物、放出特性を設計し、望ましい免疫反応を誘導することが可能になります。例えば、新規抗原を粒子の外殻に提示し、免疫増強アジュバントを内部に封入することができます。抗原と増強剤という両成分が同時に免疫細胞に到達し、強力な抗体による免疫反応を誘導します。ワクチンおよび免疫療法の開発者は、粒子を用いて、誤った免疫攻撃を止める「寛容原性」ワクチンを設計することもできます。この場合、免疫寛容を伝達する分子が、例えばアレルゲンのような無害な抗原とともに封入されます。ナノ粒子は寛容原性の指示を標的細胞内へ送達し、それによって免疫系が、アレルゲンに対して過剰反応するのを止め、アレルギーを効果的に抑制します。
臨床試験および前臨床試験において、ナノ粒子ワクチンは、インフルエンザウイルス、肺炎球菌、がん関連抗原、ニコチン、ハウスダストマイト、そして多発性硬化症の症状を引き起こす抗原に対する免疫反応を形作る可能性を示してきました。
今後数十年で、ワクチンに対する私たちの考え方は根本的に変わるでしょう。改良された予防ワクチンに加え、新たな種類の治療用ワクチンや寛容原性ワクチンが加わります。これらは一体となって、これまで過小評価されてきた、体自身の防御機能が持つ力を安全に活用することになるでしょう。
hでさらに多くのブログをお読みくださいealth。
著者：ピーター・ケラーは、チーフ・ビジネス・オフィサーとして Selecta Biosciencesに所属し、世界経済フォーラムの テクノロジー・パイオニア 企業です
画像：2013年1月10日、マサチューセッツ州ボストンのマサチューセッツ総合病院で、看護師がインフルエンザワクチンの注射を準備している様子。REUTERS/Brian Snyder