私たちの体は、感染を試みる微生物をどのように変化させるのか

Dr. Doreen Muth from the virology institute of the Bonn Faculty of Medicine works under a flow head at a clean bench in a biosafety level three (BSL-3) laboratory in the western German city of Bonn May 31, 2013. The virology institute of the Bonn university researches on viruses with the help of bat and human cell culture models and reverse genetic systems for corona viruses (SARS-Coronavirus, HCoV-NL63) to characterize and compare the functions of homologous viral proteins from newly identified viruses. Picture taken May 31, 2013. REUTERS/Wolfgang Rattay (GERMANY - Tags: SCIENCE TECHNOLOGY HEALTH) - RTX11PFK
Viruses can emerge in humans simply by being in the right place at the right time.Image: REUTERS/Wolfgang Rattay
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人間の体には、多くの小さな同乗者がいます。今この瞬間にも、ウイルス、細菌、寄生虫、真菌などの微生物を体内で増殖させたり、排出したり、すでに定着させていたりするかもしれません。もしかすると、すべてに当てはまることも!病気なのでしょうか?そうかもしれませんし、そうでないかもしれません。

その理由の一つは、効果的な自然の武器とバリアを備えており、それらが微細な同乗者を一掃したり、封じ込めたりしているからです。こうした免疫防御は、私たちが宿主でありながら健康でいるためのバランスを保っています。しかし微生物は、細胞の防御を混乱させたり、すり抜けたりすることに長けています。

ウイルスの速度で進む生と死

人間は80年間生き、子どもを2人もうけることがあります。インフルエンザウイルスと比べてみましょう。ウイルスに感染した宿主細胞は、新たな粒子を1,000個、数時間に及ぶ各複製サイクルで生み出すことができます。ウイルスは急速に複製し、絶えず適応します。そこに壮大な計画はありません。

さまざまなウイルスの複製は、多くの要因や力の影響を受け、それらは遺伝的変化を通じて微調整されます。ウイルスの複製サイクルごとに、偶発的な誤り、つまり突然変異が生じます。そのほとんどは役に立ちませんが、時には有益なものもあります。

薬や免疫防御から身を守る突然変異を持つ新たなウイルスは、宿主内で新たに複製された何千ものウイルスのうち、優勢な(最も多い)ウイルスになることがあります。こうしたウイルスはよりよく適応しており、他の人に伝播する可能性が最も高いものです。

人間は、単に適切な場所に適切なタイミングでいることで、新たなウイルスが私たちの体内に現れる可能性を高めています。かつて隔絶されていた森林に足を踏み入れること、珍しい味や風味を求める気持ちを強めること、生きた動物を取引すること、珍しい病原体にさらされる文化的慣習、そして感染症を不完全または不適切に治療することなどが、その要因です。

ウイルスはどのように宿主への適応を迫られるのか

鳥インフルエンザ、つまり「鳥インフルエンザウイルス」が人間にパンデミックを引き起こす脅威となるには、新たな宿主である人間への感染力と、人から人へ広がる力を高める必要があります。人間が鳥由来のウイルスに感染すると、ウイルスはそれを徹底的に破壊しようとする人間の免疫反応から圧力を受けます。

ウイルスの新たな世代には、結合して人間の細胞に侵入する能力に最もよく適応した変異株が、より多く含まれています。

最も効率よく伝播する新たな変異ウイルスは、上気道でも複製するものです。咳やくしゃみを通じて、新たな人々に最も容易に感染できるからです。

重症急性呼吸器症候群コロナウイルス(SARS-CoV)は、現在は人間から検出されていませんが、2002年から2004年にかけて人間の間で広がりました。おそらく、コウモリ由来のウイルスに感染したハクビシンから人間に感染したと考えられています。

SARS-CoVは、人間に感染し、人から人へよりよく伝播する能力を獲得し、重い病気を引き起こしました。しかし、こうした新たな能力を得ても、人から人への持続的な感染が定着するには至りませんでした。インフルエンザウイルスは、人間の間でそのような安定した地位を繰り返し確立しています。

細菌は圧力にどう対処するのか

有効な治療法がないウイルス感染症の大半とは異なり、細菌感染症は抗生物質で治療できます。しかし人間は油断し、抗生物質を過剰に使用したり、ウイルス感染症の不適切な治療や、家畜の成長促進のために処方したりするようになりました。

人間の行いによって、遺伝子の変異や交換を通じて抗生物質耐性を進化させた、強力な細菌が現れました。こうした細菌は抗生物質の作用を回避し、新たな環境で繁殖できるようになっています。

結核を引き起こす細菌もこの道をたどっており、淋病を引き起こす細菌も同様です。かつて有効だった抗生物質の種類全体が効かなくなりつつあります。薬剤に極めて強い細菌が次々と現れているためです。

寄生虫は免疫細胞の攻撃をかわす

寄生虫は人間とともに進化し、均衡を築いてきました。それは、寄生虫を排除する体の能力と、寄生虫が増殖して新たな宿主に移る過程で私たちに与える害との間の均衡です。

マラリア原虫のプラスモディウムは、赤血球の中で成長し、身を隠します。免疫細胞が侵入者を見つけると、この微生物は突然姿を変えて検知を逃れることがあります。すると私たちの体は、異物と自分自身の細胞を見分ける作業を最初からやり直さなければなりません。

悪いことばかりではない

小さな同乗者がすべて有害なわけではありません。人間のマイクロバイオームとは、体内および体表に存在するすべての微生物の総体です。腸内マイクロバイオームには、生物学的な均衡を保つ多様な種類の細菌が含まれています。しかし、その均衡が崩れると、睡眠や気分、睡眠、気分、免疫、そして慢性疾患の発症に変化が生じることとの関連が指摘されています。

皮膚、気道、生殖器にも同様の均衡があります。ある種類の細菌を標的とした抗生物質治療によって別の種類の細菌が増殖したり、有益な細菌が意図せず減少したりすると、この均衡が崩れることがあります。

多くの小さな同乗者は、宿主として私たちを利用しながら、成長し広がる能力を進化させてきました。これらの微生物が繁殖し続けるのは、私たちが意識的にも無意識にも封じ込めたり破壊したりしようとする試みをかわすよう適応してきたためです。しかし微生物は、私たちがまだ十分に理解も活用もできていない形で、役に立つこともあります。

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