ワクチンの種類、作用機序、および免疫原性

ワクチンは、不活化または生弱毒化された微生物全体から、精製されたサブユニット、結合体、核酸プラットフォームに至るまで、さまざまな形態の抗原を免疫系に提示することで、防御免疫を誘導します。本稿では、主要なワクチンタイプ、それぞれが免疫系にどのように作用するか、そしてワクチンの免疫原性とは何を意味するのかを概説します。

Definition

ワクチンとは、感染性病原体に対する適応免疫を誘導するために投与される、抗原性物質（病原体全体、その構成要素、または抗原を体内で生成するための指示）の製剤です。免疫原性とは、ワクチンが測定可能な免疫応答を誘発する能力を指し、防御相関体とは、疾患からの防御と統計的に関連する特定の免疫マーカーを指します。

Scope

本稿では、主要なワクチンプラットフォームと、それらが抗体応答、細胞性応答、および免疫記憶を誘発する免疫学的メカニズムについて、免疫原性の概念と、免疫応答と臨床的利益を結びつける防御相関体とともに扱います。これは、ワクチンの作用機序に関する概念的かつ教育的な概要であり、どのワクチンを使用すべきか、またはどのように投与すべきかについてのガイドではありません。

Core questions

• 主要なワクチンプラットフォームとは何ですか、また抗原の提示方法においてどのように異なりますか？
• 生弱毒化ワクチン、不活化ワクチン、サブユニットワクチン、結合型ワクチン、および核酸ワクチンは、それぞれどのように免疫系に作用しますか？
• アジュバントと自然免疫の感知は、応答の形成においてどのような役割を果たしますか？
• 免疫原性とは何ですか、また防御相関体とどのように関連していますか？
• なぜ一部のワクチンは持続的で生涯にわたる防御をもたらす一方で、他のワクチンは追加接種を必要とするのですか？

Key concepts

• 生弱毒化ワクチン
• 不活化ワクチン
• サブユニットワクチン、組換えワクチン、多糖体ワクチン
• 結合型ワクチン
• トキソイドワクチン
• ウイルスベクターおよび核酸（mRNA/DNA）プラットフォーム
• アジュバントと自然免疫活性化
• 液性免疫応答と細胞性免疫応答
• 免疫原性と防御相関体
• 免疫記憶と持続性

Mechanisms

ワクチンは、抗原を免疫系に送達し、自然免疫の感知、抗原提示、および抗原特異的なB細胞とT細胞のプライミングを誘発し、エフェクター応答と長期記憶を生成することで機能します（Pulendran & Ahmed, 2011）。プラットフォームは、これを達成する方法が異なります。生弱毒化ワクチンは一時的に複製し、液性免疫と細胞性免疫を広範に刺激します。不活化ワクチンとサブユニットワクチンは、非複製抗原を提示し、多くの場合、応答を増強するためにアジュバントを併用します。結合型ワクチンは、多糖体をキャリアタンパク質に結合させ、幼児におけるT細胞ヘルプと記憶を誘発します。トキソイドは、毒素媒介性疾患を中和します。ウイルスベクターおよび核酸プラットフォームは、レシピエントの細胞が一時的に抗原を発現するための遺伝的指示を送達します（Sadarangani, 2021）。一部の病原体に対する広範な中和抗体を含む抗体応答は、多くのワクチンにとって防御の中心となります（Corti & Lanzavecchia, 2013）。防御を追跡する免疫マーカーは防御相関体であり、ワクチンの評価を導きます（Plotkin, 2010）。

Clinical relevance

ワクチンプラットフォームと免疫原性を理解することは、臨床医や公衆衛生従事者が、なぜワクチンが投与量、持続性、および最も効果的な集団において異なるのかを解釈するのに役立ちます。本稿は概念的かつ教育的なものであり、作用機序を説明するものであり、特定の製品や個人のための投与を推奨するものではありません。

History

ワクチンの開発は、ジェンナーとパスツールの全微生物アプローチから、20世紀の不活化ワクチン、トキソイドワクチン、多糖体ワクチン、結合型ワクチンを経て、組換えサブユニットワクチン、そして最近ではCOVID-19パンデミック中に注目されたウイルスベクターおよび核酸プラットフォームへと進歩しました（Sadarangani, 2021）。この歴史を通じて、統一された目標は、安全に防御的で持続的な免疫を誘発する形で抗原を提示することでした（Pulendran & Ahmed, 2011）。

Key figures

• Bali Pulendran
• Rafi Ahmed
• Stanley A. Plotkin
• Antonio Lanzavecchia

Seminal works

• pulendran-2011
• plotkin-2010
• corti-2013

Frequently asked questions

生弱毒化ワクチンと不活化ワクチンの違いは何ですか？

生弱毒化ワクチンは、弱毒化されているものの複製能力を持つ微生物を含み、広範に免疫を刺激し、しばしば長期的な防御をもたらします。不活化ワクチンは、殺菌された微生物またはその構成要素を含み、複製することはできません。多くの場合、アジュバントまたは複数回の接種が必要であり、追加接種が必要となることがあります。

免疫原性とは何を意味しますか？

免疫原性とは、抗体やT細胞活性など、測定可能な免疫応答を誘発するワクチンの能力を指します。特定の応答レベルが疾患からの防御と関連することが示された場合、それは防御相関体と呼ばれます（Plotkin, 2010）。