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第二回（6月8日）講義資料 PDF ダウンロード
東京理科大学・理工学研究科 応用生物科学専攻 生物学特別講義（連携大学院） (平成27年6月8日） 基礎解析から疾患の診断、創薬へ応用 高病原性鳥インフルエンザ特別講義 １．高病原性鳥インフルエンザ特別講義(1) 総論および診断法開発 ２．高病原性鳥インフルエンザ特別講義(２) インフルエンザの各論、治療薬開発など （公財）東京都医学総合研究所 分子医療PT・プロジェクトリーダー 芝崎 太 (Futoshi Shibasaki), MD&PhD [email protected] 社会構成の激変 「高齢者の世紀」の到来と感染症の脅威 診断・治療をとりまく現状 高齢者の増加と医療費の膨張 国民医療費38兆円（H25年度） 一人当たりの医療費30万円（H25年度） （そのうち75才以上では90万円） 2020年には3人に1人は65歳以上 ① 1995年（全国=19.7%） （平成7年） 2010年（全国=29.8%） （平成22年） 癌など慢性疾患による死亡者数増大 予防・早期診断の重要性 ② 2020年（全国=35.2%） （平成32年） インフルエンザ等の感染症の脅威 高病原性トリインフルエンザ ③ ① ②厚生労働省発表資料 ③厚生労働省発表資料 Presented By Harry Mills / PRESENTATIONPRO 東京バイオマーカー・イノベーション技術研究組合 Tokyo Biomarker Innovation Research Associate (TOBIRA: とびら） 科学の発展による次世代診断・創薬・治療への期待 再生医療 iPS細胞 STAP細胞??? 抗体医薬 分子標的薬 個別化医療 予防医療 診断の対象 バイオマーカー診断 遺伝子 蛋白質など 次世代診断 糖鎖 画像診断 CT、MRI、PETなど 高速化 簡易化 超 高感度化 DNA２重螺旋 1953 1950 PCR法開発 1983 1980 抗体 蛋白質 遺伝子発現 RNA DNA 1990 2000 2010 1990-2003 1999～ 2002～ ヒトゲノム解読 一塩基解読 エピジェネティック解析 2020 全遺伝子解析 3 診断薬の開発とそのステップ 品質保証 6ヶ月 律速ステップ ・マウス・ウサギ抗体作製 ・特異性 ・高親和性 (＞KD=10-10) 律速ステップ ・倫理委員会 ・治験委員会 ・利益相反委員会 ・臨床プロトコール作製 ・基礎評価 ・動物実験 ・小規模臨床研究 共同研究・開発 企業連携 基礎研究 >1-2年 東京都医学総合研究所 病院連携 企業連携 病院連携 企業連携 前臨床（機器開発を含む） 臨床治験 申請 1-2年 1-2年 1-2年 4 国内臨床検査市場とバイオマーカー研究開発動向 2012年主要国内企業４０社における臨床検査薬規模（売上高ベース）は4,340億円。臨床検査市場 は2009年の「新型インフルエンザ特需」を除けば1-2%年程度の成長率 バイオマーカー研究の論文数推移 国内臨床検査市場の推移（億円） （ 2009年東レリサーチセンター調査から） ¥5,000 ¥4,000 ¥3,000 ¥2,000 ¥1,000 ¥0 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 国内分野別検査市場の推移（億円） ¥2,000 2009 2010 2011 ¥1,500 2012 日米欧が出願した BM診断分野への応用用途 世界のバイオマーカー売り上げ予測 （1999-2005年の調査から） ¥1,000 ¥500 ¥0 （2013年富士経済「2013年臨床検査市場」から抜粋） 東京都医学総合研究所 （2009年東レリサーチセンター調査から） 5 診断機器開発・実用化の現状と問題点 １．どのような診断法・機器が望まれているのか？（ニーズ） ⇒コンパニオン診断 ⇒個別化診断 ⇒OTC（Over The Counter) 診断 ⇒ITとの融合による次世代情報活用診断 ・モバイル診断（スマホ診断） ・リアルタイム健康モニター（ヘルス家電） ・救急医療情報流通システム「GEMITS」 ⇒無侵襲・画像診断 ２．開発・実用化のための障害は？ ⇒開発初期費用 ⇒産学連携の遅れ ⇒臨床サンプルでの初期評価が難しい ⇒臨床試験が高いハードル ⇒許認可が煩雑で時間がかかる 東京バイオマーカー・イノベーション技術研究組合 Tokyo Biomarker Innovation Research Associate (TOBIRA: とびら） 東京都医学総合研究所 6 次世代のライフイノベーション ■2020年までの目標：45兆円市場、280万人雇用へ 医療・介護・健康関連産業を成長牽引産業へ ・日本の高齢化は、新たなサービス・ものつくり産業を育てるチャンス ・医療・介護・健康関連産業を日本の成長牽引産業として明確に位置づけ ・民間事業者などの新たな参入を促進し、多様なサービスが提供できる体制を構築 日本初の革新的な医薬品・医療・介護技術の研究開発推進 ・産官学が一体となり、ベンチャー育成、新薬、再生医療などの先端医療技術、 遠隔医療システム、医療・介護ロボットなどの研究開発・実用化を促進 ・治験環境の整備、承認新審査の迅速化 ・日本版NIHの設立、特定国立研究開発法人の設立 アジアなど海外市場への展開促進 ・医薬品など海外販売、アジアからの検診・治療の受け入れ観光とも連携して促進 ・成長するアジア市場との連携（共同の臨床研究・治験拠点の構築など） ライフイノベーションによる健康大国戦略 2010年6月の新成長戦略で打ち出された、ライフイノベーションによる健康大国戦略の基本方針の要 東京バイオマーカー・イノベーション技術研究組合 Tokyo Biomarker Innovation Research Associate (TOBIRA: とびら） 点を示した。（内閣官房の資料） 7 発見 科学知識 発明 概念の証明 技術デモ プロトタイプ 製品開発 マーケット投入 成長 利益 魔の川： 基礎研究から応用研究までの間の難関・障壁 デスバレー（死の谷）：応用研究から製品化までの間の難関・障壁 ダーウィンの海： 製品化から、事業化までの間の難関・障壁 8 東京都の医療基盤 東京都医学総合研究所、首都大学東京、東京都健康長寿医療センター、および東京都立・公社病院の 7,800床が、ほぼ都内の中心30km範囲内に位置する 東京都医学総合研究所 9 GDPで比較した世界の裕福な都市TOP 10 1位：東京（1兆1910億ドル）-日本 2位：ニューヨーク（1兆1330億ドル）-米国 3位：ロサンゼルス（6390億ドル）- 米国 4位：シカゴ（4610億ドル）- 米国 5位：パリ（4600億ドル）- フランス 6位：ロンドン（4520億ドル）- 英国 7位：大阪（3410億ドル）-日本 8位：フィラデルフィア（3120億ドル）-米国 9位：ワシントンDC（2990億ドル）-米国 10位：ボストン（2900億ドル）-米国 ■アジア大学ランキングベスト100 順位 大学名 1位 東京大学 2位 シンガポール国立大学 3位 香港大学 4位 北京大学 5位 浦項(ぽはん)工科大学校 6位 清華大学 7位 京都大学 8位 ソウル大学校 9位 香港科技大学 10位 韓国科学技術院（KAIST) 国名 Japan Singapore Hong Kong China Korea China Japan Korea Hong Kong Korea 得点 78.3 77.5 75.6 70.7 69.4 67.1 66.8 65.9 64.4 64 11位 Nanyang Technological University Singapore 59.4 12位 Chinese University of Hong Kong Hong Kong 54.4 13位 東京工業大学 Japan 53.7 14位 National Taiwan University Taiwan 53.2 15位 Hebrew University of Jerusalem Israel 53.1 15位 東北大学 Japan 53.1 17位 大阪大学 Japan 52 18位 Tel Aviv University Israel 50.5 19位 City University of Hong Kong Hong Kong 48.5 20位 Yonsei University Korea 48.2 ■日本の大学ランキング (アジア大学ランキングベスト100内) 1位(アジア1位) 東京大学 2位(アジア7位) 京都大学 3位(アジア13位) 東京工業大学 4位(アジア15位) 東北大学 5位(アジア17位) 大阪大学 6位(アジア26位) 名古屋大学 7位(アジア36位) 首都大学東京 8位(アジア39位) 東京医科歯科大学 9位(アジア42位) 筑波大学 10位(アジア44位) 北海道大学 11位(アジア48位) 12位(アジア53位) 13位(アジア57位) 14位(アジア60位) 15位(アジア67位) 15位(アジア69位) 17位(アジア73位) 18位(アジア75位) 19位(アジア81位) 20位(アジア85位) 九州大学 慶応大学 早稲田大学 順天堂大学 広島大学 大阪市立大学 神戸大学 千葉大学 東京農工大学 岡山大学 ハイリスク研究に立ちはだかる壁 １．ステレオタイプの脅威（Claude Steele & Joshua Aronson, 1995) もし失敗したら、自分の属する社会集団に対する侮辱的な固定観念を強 めてしまうーという心配。これにがんじがらめになると、学業やスポーツ、仕 事で実力を発揮できず、成績が上がらない。 成功を目指して努力してきた者ほど否定的固定観念に足を引っ張られや すく、結果として実力を発揮できない。 ２．成功の復讐（Revenge of Success) ・過去の成功体験におぼれ、同じ手法をとることによってしっぺ返しを食らうこ とです。 ・経営のパラドックスである。過去の否定、不連続な改革はきわめて難しい。 優秀な経営者が長く経営を続け、その路線に乗った経営者しか出なくなると、 過去を否定した方針転換ができなくなる。 ・環境が変化すれば、過去の成功法則が通じなくなるのは当然なのに、成功 体験があるからそれに固執して傷口が広がります。 ハイリスク研究に立ちはだかる壁の解 １．ステレオタイプの脅威（Claude Steele & Joshua Aronson, 1995) Geoffrey Cohenの解決方法 自分にとって重要な者は何かを考えて（人気が重要、音楽の才能が重要 など、何でもかまわない）、なぜそれが重要なのかを文章に書く。 ２．成功の復讐（Revenge of Success：ビジネス上の有名な格言) 戦略に寿命があるのと同様に、成功パターンにも寿命がある。踏襲すべきも のと捨て去るものを峻別し、社内に徹底することが必要である。 過去の成功体験（入試、学歴、論文や学会発表、留学、実験手技等）やそこ から得られたプライドをまずすべて白紙に戻す。特に学説や一般的な常識か ら離れ、自ら考えた疑問を解決する方向で思考を進める。新しい実験手技や 機器を積極的に取り入れる。 ハイリスク研究に立ちはだかる壁 ３．アインシュテルング効果（心構え効果） 問題の解のうち最もなじみ深いものに脳が固執して、その他の解を無視して しまう頑固な傾向のこと 例：ニンニクの皮むき ニンニクの皮をうまくむく方法をひとたび知ったなら、次にニンニクをむく度 に別の方法をあれこれ試す意味はない。だが、この認知的近道には、既知 の解よりも効果的で適切な答えがあるのに時にそれを見えなくしてしまう。 例：研究方法や医療現場で、新しい方法を取り入れる事へ困難 常に同じ手技にこだわっていないか？ 新しい方法を取り入れることが面倒、苦痛と感じる事はないか？ 権威主義になっていないか？ ハイリスク研究に立ちはだかる壁 ３．アインシュテルング効果（心構え効果） 問題の解のうち最もなじみ深いものに脳が固執して、その他の解を無視して しまう頑固な傾向のこと ルーティンスの実験（1942) 問題１ 21 cc, 127 cc, 3 ccの三つの水差しがある。これらの間で水を移し替えて、 きっかり100 ccを量り取るには？ 何回移し替えてもよいが、各回とも移し先の容器は満杯にしなければなら ない。 解答 ①2番目の容器を127 ccの水で一杯にし、 ②それを1番目の容器に注いで21 ccを除くことで106 ccを残す。 ③ここから3番目の水差しに2回移して6 ccを減らす 残った水は１００ccになる。 ハイリスク研究に立ちはだかる壁 ３．アインシュテルング効果（心構え効果） 問題の解のうち最もなじみ深いものに脳が固執して、その他の解を無視して しまう頑固な傾向のこと 問題２ 15 cc, 192 cc, 3 ccの三つの水差しがある。これらの間で水を移し替えて、 きっかり150 ccを量り取るには？ 何回移し替えてもよいが、各回とも移し先の容器は満杯にしなければなら ない。 問題３ 16 cc, 150 cc, 7 ccの三つの水差しがある。これらの間で水を移し替えて、 きっかり127 ccを量り取るには？ 何回移し替えてもよいが、各回とも移し先の容器は満杯にしなければなら ない。 150– 16x2 + (16-7) = 127 ハイリスク研究に立ちはだかる壁 ３．アインシュテルング効果（心構え効果） 問題の解のうち最もなじみ深いものに脳が固執して、その他の解を無視して しまう頑固な傾向のこと 問題４ 23 cc, 49 cc, 3 ccの三つの水差しがある。これらの間で水を移し替えて、 きっかり20 ccを量り取るには？ 何回移し替えてもよいが、各回とも移し先の容器は満杯にしなければなら ない。 49 – 23 – 3 – 3 = 20 2段階で解決できる方法がある！！ わかりますか？ ハイリスク研究に立ちはだかる壁 ４．論文の利用方法 初級： 知識を学ぶために読む 中級： 自分の考えをサポートするために読む 上級： 自分のアイデアがすでにないかどうかを調べる ハイリスク研究に立ちはだかる壁 ５．ストレスを如何にうまく解消するか？ 初級： 休んで寝る。ゲームやビデオを見てリラックスする 中級： 酒を飲んだり、友達と会ったり、買い物をしたりして気を晴らす 上級： 適度な運動でリラックス。空白の時間を作る 最上級： 負荷のかかる運動で脳内エンドルフィン、ドーパミンを出す。 （公財）東京都医学総合研究所・分子医療PT www.molmed.jp ウイルスの歴史(1) 1796 天然痘ワクチン (Edward Jenner) 1861 生命自然発生説の否定(Louis Pasteur) Swan Neck Duct 1876 炭疽菌の純粋培養成功(Robert Koch) 感染症の概念確立 1892 濾過可能な微小病原体の認識(Dmitri Ivanovsky) 1898 ウイルスの概念の提唱 (Martinus Beijerinck) 細菌を完全に濾過しても感染性を持つ存在が発見 （タバコモザイクウイルス:TMV） 20 （公財）東京都医学総合研究所・分子医療PT www.molmed.jp ウイルスの歴史(2) TMV発見以降ウイルスの存在が認識され始める。 口蹄疫(1898) 黄熱(1901) 狂犬病(1903 ) ポリオ(1909) 等 1918-19 スペイン風邪の発生 1933 インフルエンザウイルスの発見(Wilson Smith et. al.) 1935 タバコモザイクウイルスの結晶化に成功 (Wendell Stanley) Fields VIROLOGY Fifth edition p676 結晶化が可能なうえに結晶化後も感染性があることが証明された 21 （公財）東京都医学総合研究所・分子医療PT www.molmed.jp ウイルスとは ー病原性微生物の分類ー 細胞壁 偏性細胞内 寄生性 自己代謝機能 遺伝子 構成タンパク質 細菌 ○ × 単体増殖可 ○ DNA ○ マイコプラズマ × × 単体増殖可 ○ DNA ○ リケッチア ○ ○ ○ DNA ○ クラミジア ○ ○ △（不完全） DNA ○ ウイルス × ○ × 多様 ○ ウイロイド × ○ × RNA ×(遺伝子のみ) ウイルスとは代謝機能を持たずに増殖する 遺伝子とタンパクで構成された粒子の総称である 22 （公財）東京都医学総合研究所・分子医療PT www.molmed.jp ウイルスの分類 ウイルスはゲノムの種類と 粒子の構造によって分類される。 ・ゲノムがDNAかRNAか？ ・核酸は一本鎖か二本鎖か？ ・一本鎖なら+鎖か－鎖か？ ・逆転写反応は行うか？ ・粒子中の遺伝子は何本か？ ・エンベロープ（脂質膜）は 存在しているか？ Fields VIROLOGY Fifth edition p30 23 （公財）東京都医学総合研究所・分子医療PT www.molmed.jp インフルエンザウイルス （Influenza virus) 1933年 インフルエンザウイルス発見 「インフルエンザ」の語源は16世紀のイタリアで、「影響」を意味するイタリア語influenza （英influence）として名付けられた。 冬季になると毎年のように流行が発生し春を迎える頃になると終息することから当時の占 星術師らは天体の運行や寒気などの影響によって発生するものと考えていた。ラテン語 の『Influentiacoeli（星の影響）』 日本では平安時代に近畿地方でインフルエンザらしき病気が流行したと記述が残っており、 江戸時代には幾度か全国的に流行し、「お七かぜ（八百屋のお七の放火事件）」「谷風邪 （横綱谷風）」など当時の世相を反映した名称で呼ばれた。 （公財）東京都医学総合研究所・分子医療PT www.molmed.jp インフルエンザウイルス （Influenza virus) B.C.430 ギリシアの軍人ツキジデス B.C.412 ヒポクラテス 日本では 862年 「三代実録」 『１月自去冬末、京城及畿内外、多患、咳逆、死者甚衆…』 1008年 「源氏物語」 『この暁よりしはぶきやみには侍らん、かしらいと痛くて苦しく侍ればーー』 1010年 「大鏡」 『一条法王が、しはぶきやみのため37歳で死去された』 1329年 「増鏡」 『今年はいかなるにか、しはぶきやみはやりて人多く失せたまうなかに…』 江戸時代の「風邪除けのお札」 （長屋の入り口） 「お染風邪」 『あなたの大好きな久松さんは留守をして おりますので、この家にお染風邪さんは 会いに来ないでね』の意味。 （公財）東京都医学総合研究所・分子医療PT www.molmed.jp インフルエンザウイルス （Influenza virus) ・Orthomyxovirusesに属する一本鎖RNAウイルス。 最大の特徴は八本の分節を有すること。 ・A型B型C型の三種類に分類される。 B型、C型は罹患すると免疫が続く。 ・基本的にはA型とB型が季節性のインフルエンザを引き起こす。 ・宿主域の広さや変異性から、 A型のみがパンデミックを引き起こす。 （公財）東京都医学総合研究所・分子医療PT www.molmed.jp インフルエンザウイルスの構造（１）：外側 HA（ヘマグルチニン) NA（ノイラミニダーゼ) HAとシアル酸が結合 細胞に取り込まれる ための受容体：シアル酸 （公財）東京都医学総合研究所・分子医療PT インフルエンザウイルスの構造（２）：外側 HA（Hemagglutinin) 細胞への侵入に必須 NA（Neuraminidase) 細胞からの放出に必須 www.molmed.jp （公財）東京都医学総合研究所・分子医療PT www.molmed.jp インフルエンザウイルスの構造（３）：内側 インフルエンザウイルスの電顕画像 粒子中に八本の分節が確認できる。 インフルエンザウイルスには八本の分節の ゲノム（RNA)が含まれている。 それぞれが別の遺伝子をコードしている。 （公財）東京都医学総合研究所・分子医療PT www.molmed.jp インフルエンザウイルスの分類。 インフルエンザウイルスはNP(核タンパク)の抗原性で A,B,Cの3種に分類される。 症状 流行パターン 感染宿主 パンデミック A型 インフルエンザ 季節性 多くの鳥類および哺 乳類 引き起こす B型 インフルエンザ 季節性 ヒト（アザラシ） 無し C型 軽度風邪様症状 通年 ヒト 無し 季節性の流行を起こすのはA型とB型であるが、 パンデミックを引き起こすのはA型。 30 （公財）東京都医学総合研究所・分子医療PT www.molmed.jp インフルエンザウイルスの亜型 抗原性の違いにより、HAがH1からH16まで、NAがN1からN9までに区別される。 H1 H２ H３ H４ N1 N２ N３ N４ H５ H６ H７ H８ N５ N６ N７ N８ H９ H１０ H1１ H1２ N９ H1３ H1４ H1５ H1６ タミフル耐性遺伝子変異 H1N1 H１ H５ N1 H７ N1 N１ 1918～1919年 その他の亜型？ H2N2 H3N2 H３ 1957年 1968-1969年 N２ （公財）東京都医学総合研究所・分子医療PT ウイルスが感染・増殖するメカニズム（１） インフルエンザの3つの感染パターン １．接触感染 ２．飛沫感染 ３．飛沫核感染（空気感染） ①ウイルスが鼻咽頭、 気管、肺に侵入 Video file: 感染３パターン 空気感染において、人が吸い込む飛沫の直 径は0.5から5ミクロンであるが、たった1個の 飛沫でも感染を引き起こし得る。1回のくしゃ みにより40,000個の飛沫が発生する Video :電車内 www.molmed.jp （公財）東京都医学総合研究所・分子医療PT www.molmed.jp ウイルスが感染・増殖するメカニズム（１－２） １．多くの飛沫は大きいので、空気中から速やかに取り除 かれる。飛沫中のウイルスが感染力を保つ期間は、 湿度と紫外線強度により変化する。冬では、湿度が低 く日光が弱いので、この期間は長くなる。 ２．インフルエンザウイルスは、細胞内寄生体なので細胞 外では短時間しか存在できない。 ３．紙幣、ドアの取っ手、電灯のスイッチ、家庭のその他 の物品上で短時間存在できる。プラスチックや金属の ように、多孔質でない硬い物の表面では、実験的には ウイルスは1～2日間生存させたのが最長記録である。 人が絶対に触らない乾燥した紙では、約15分間生 存する。 ４．pH2未満の酸によっても数分で不活化する。 ５．洗剤などに触れると不活化する。 （公財）東京都医学総合研究所・分子医療PT www.molmed.jp ウイルスが感染・増殖するメカニズム（２） ①ウイルスが鼻咽頭、 気管、肺に侵入 ②ヘマグルチニン(HA)で気道粘膜細 胞の表面のシアル酸に吸着 ③ 細胞膜に包まれてエンド ソームに取り込まれます。 （公財）東京都医学総合研究所・分子医療PT www.molmed.jp ウイルスが感染・増殖するメカニズム（３） ④ 脱殻し、ウイルスのRNA が核に取り込まれます。 ④ ⑤ ⑤ ウイルスRNAの複製と、 リボゾームでのウイルス 蛋白合成がなされます。 ⑥ ⑦ ⑥ 複製されたウイルスRNA とウイルス蛋白が合体し た子孫ウイルスが細胞 膜表面に出ます。 ⑦ 細胞表面のシアル酸と、 結合したウイルスのHA をノイラミニダーゼ（NA) を用いて切り離し、気道 に放出されます（出芽）。 Video file: virus infect （公財）東京都医学総合研究所・分子医療PT www.molmed.jp A型インフルエンザウイルスの生活環：水鳥を中心に拡散している 教科書的には鳥のウイルスはブタを介して ヒトへの感染能を得るといわれてきた。 （公財）東京都医学総合研究所・分子医療PT www.molmed.jp インフルエンザウイルスはなぜ性質を代えるのか？ A型インフルエンザウイルスの二重感染による新型の誕生 鳥インフル ヒトインフル ８分節のRNA 8個 二種類の亜型のウイルスが 一つの細胞に感染 2X2X------X2= 28=256 の組み合わせが可能 鳥インフル ヒトインフル 新型インフル 仮に3個のウイルスが 同時に感染した場合には 38=6,561通りの組み合わせ 二種類のウイルスの分節がシャッフルされ 新種のウイルスが発生する。 (遺伝子の再集合：リソートメント) （公財）東京都医学総合研究所・分子医療PT www.molmed.jp インフルエンザウイルスの流行の軌跡 H1N1 H1N1 1918～1919年 H2N2 H2N8 H3N8 1890年 1977年 H3N2 1957年 1900年 H1N1 スペイン 1968-1969年 H2N2 アジア H3N? H5N1 H7N7 香港 新型? ロシア H9N2 2001年秋～ （公財）東京都医学総合研究所・分子医療PT www.molmed.jp インフルエンザウイルス惨禍 1918年のインフルエンザ発生状況（初発から半年以降） その時の世界人口の25から30%が感染したとされ（当時の世界人口が20億弱で約6億人 が感染）3千万から6千万人が死亡した。 当時日本では 人口 5，500万人、感染率４２％ 致死率0.8% (39万から48万人が死亡) （8,000万人～1億人が死亡） 「参考」 通常の季節性インフルエンザでは、致死率0.1％未満 2009年の新型インフルでは、現時点で世界では0.2％前後 （9634人（12月4日）） 日本では0.001％程度（1，264万人の内、死亡者100名） H5N1トリインフルでは、感染率２５％、17万人（致死率 0.5％）～64万人（2％）の死者を 想定 （米国では感染率３０％、致死率２０％を想定している→ この想定だと日本では600万 人死亡） （公財）東京都医学総合研究所・分子医療PT www.molmed.jp 何故、若者の致死率が高いのか？ 衛生的要因 第一次世界大戦中であった。 ・衛生的に最悪の状況 ・集団で固まっていて感染が拡散しやすい。 免疫的要因 パンデミックであるため 当時の人類のほとんどが免疫を持っていない。 そのため活動範囲の広い30前後が一番被害を受けた。 ウイルス的要因 ウイルス自体が高病原性？ 43 （公財）東京都医学総合研究所・分子医療PT www.molmed.jp 日本のスペイン風邪 風邪薬 咳止め ２０銭 西川医院製造販売 スペイン風邪（インフルエンザ）の残した被害 は、世界で第一次大戦（1000万人）の４倍の 死者（4000万人）を出し、日本国内では関東 大震災（10万人）の５倍近く（45万人）の死者 をもたらしている。 （公財）東京都医学総合研究所・分子医療PT www.molmed.jp 日本のスペイン風邪 大正7年（1919年） 黒マスク（資生堂 30銭） “紳士婦人用マスク 通風装置 折畳自由”と共 に金属装置がマスクの中に仕込まれています （公財）東京都医学総合研究所・分子医療PT www.molmed.jp ブタ由来新型インフルエンザウイルス Swine origin Influenza A (H1N1) virus 2009年4月、北米を発端に世界へと拡散した、ブタインフルエンザウイルス由来の新型ヒトインフルエンザウイルス （公財）東京都医学総合研究所・分子医療PT www.molmed.jp S-OIVの感染者の推移（日本） 封じ込めに成功 最終的には ブロック不可 学級閉鎖 行事の自粛 初期段階での学級閉鎖や行事の自粛は成功。 ただし世界中から流入するので、封じ込めきることは不可能。 47 （公財）東京都医学総合研究所・分子医療PT www.molmed.jp S-OIVの最終的な被害 2010.9.10 WHOが終息宣言 Region Africa America Eastern Mediterranean Europe Deaths 168 > 8,533 1,019 > 4,879 South-East Asia 1,992 Western Pacific 1,858 Total > 18,449 WHO把握分で1万8千人以上の死者が出ている。 低病原性であったため犠牲者は少ない。 48 （公財）東京都医学総合研究所・分子医療PT インフルエンザの治療薬とその効く仕組み www.molmed.jp （公財）東京都医学総合研究所・分子医療PT www.molmed.jp インフルエンザの治療薬とその効く仕組み タミフルはシアル酸の構造を似せるためにコンピューターを用いた構造解析からできた薬剤 NAと結合しNAの酵素活性を阻害するためウイルスが細胞から出芽できなくなる NA阻害薬 （シアル酸類似構造） タミフル リレンザ NA阻害剤なし NA阻害剤あり （公財）東京都医学総合研究所・分子医療PT www.molmed.jp 高病原性トリインフルエンザウイルス ・1997年香港でトリ-ヒト感染による死者が報告され問題になる。 ・2003年以降アジア諸国で蔓延し、現在は世界中で確認されている。 ・主にH5N1亜型が指されるがH7N7亜型も入る。 H7N2、H7N3、H7N7、H9N2亜型はヒトへの感染報告があるが、 病原性はH5N1亜型より低く、感染報告総数も少ない。 （公財）東京都医学総合研究所・分子医療PT www.molmed.jp 高病原性トリインフルエンザウイルスとは 2003年以降世界中の野鳥に拡散している ヒトに対しても致死性なインフルエンザウイルスのこと。 主にはH5N1亜型のことを示すが、H7N7亜型も含まれる。 今問題となっているのは ブタを介さずにトリからヒトへ直接感染すること。 ヒトからヒトへの感染はまだ起こっていない 52 （公財）東京都医学総合研究所・分子医療PT www.molmed.jp アジアだけでなく、世界中で発 生。 （世界14カ国で380人感染、241人死亡） ６０％以上の致死率 （公財）東京都医学総合研究所・分子医療PT www.molmed.jp H5N1亜型は なぜパンデミックをまだ起こしてないのか？ 過剰な高病原性 病原性の高すぎるウイルスは宿主をすぐ殺すため 拡散能力を得ることができない。 いずれ起こす。 S-OIVのパンデミックは発見からパンデミックまで 10年以上かかっており、H5N1亜型も時間の問題である。 感染パターン H5N1亜型のヒトに対しての感染パターンは 季節性とは根本的に異なっている。 54 パンデミックが引き起こされる条件は すべてそろっている。 高病原性トリインフルエンザウイルスが パンデミックを引き起こす前に 何らかの対策をしておく必要がある Video file: H5N1 （公財）東京都医学総合研究所・分子医療PT www.molmed.jp 東京都市圏交通計画協議会が、都と神奈川、 埼玉、千葉各県、茨城県南部の住民（計３４００ 万人）の移動方法や昼間の所在などを追跡した データを参考に試算。感染の広がり方を解析し た。 海外で新型インフルに感染した会社員１人が 帰国して感染を拡大させる想定。感染３日目に 東京・八王子の自宅に戻り、４日目に東京・丸 の内の勤務先に出社してから発症。病院で新 型インフルと診断され、７日目から自治体など の対策が始まるというシナリオ。感染拡大は２５ 日目ごろにピークを迎える。 外出自粛要請などの対策を何もとらなかった 場合、通勤や通学などを通じてウイルスが広が り、最終的には首都圏住民の５１．６％が感染 するとみられる。 保育園から大学まで休校にした場合はわず かに減り、４７．４％。休校措置に加えて、全面 的に外出自粛を求め通勤人数が４割減った場 合、感染率は１９．１％に下がる。通勤人数が６ 割減れば、通常の季節性インフルエンザの感 染率並みの９．５％まで下がるという。（朝日新 聞 2月24日） © Synthera Technologies Co.Ltd インフルエンザワクチン ワクチンの作用機序 １．100万接種あたり1件程度は重篤な副作用の危険性。 ２．免疫が未発達な乳幼児では発症を予防できる程度の免疫を 獲得できる割合は20-30%、数百万接種に1回程度は重篤な後 遺症。米家族医学会では「2歳以上で健康な小児」への接種を推 奨。 STRICTRY CONFIDENTIAL 高病原性鳥インフルエンザ 診断機器・創薬実用化研究 2012.03.07 （公財）東京都医学総合研究所 診断薬・機器開発 インフルエンザ診断（１） 開発ゴール 共通仕様 1. 高感度 a) 発症初期の無症候期の患者を診断 b) わずかなウイルスを検出 (10 – 100 pfu/ml) 2. 簡便性 (誰でも使える簡便性) 3. 多項目同時測定 (A, B, and H5N1などの同時測定） ＋ １．超高速（< 30 min） ２．確定診断 中～大病院、空港、検査センターなど. 遺伝子増幅による検出 ＋ １．高速診断（< 10-15 min） ２．簡便性 （誰でも使用できる簡便性） ３．経済性 （¥1,000 以下 ） ４．特異性が高い（間違わない） ５．ディスポで使用できる 使用場所 機内、開業医、自宅、会社など 高感度イムノクロマト 61 診断薬・機器開発 インフルエンザ診断（２）：高感度化の付加価値 季節型(H1)インフル高感度化の診断価値 発症前の早期診断により致死率が半減 インフルエンザの症状（熱、鼻水、咳など）がまだない早期には、すでにウイルスをまき散 らしている。このような無症候時の早期診断により、患者数を激減できる可能性が高い。 このためには従来法より、100倍程度の高感度化が必要 1000倍 高感度 ウ イ ル ス 量 出典：（WER 85（3）：13-20,2010) 発症後24時間以内では陽性率は ６４．７％に留まる。 現行診断キット の検出感度 強毒型(H5)インフル高感度化の診断価値 高感度診断キット の検出感度 高感度診断キット では発症前に陽性 感染 発症 陽性化 病期 現状では発症から ウイルス検出まで タイムラグあり H5インフルエンザは早期診断による 早期治療によって致死率の半減が可能。 62 診断薬・機器開発 インフルエンザ診断（３） ウイルスRNA検出 ウイルス蛋白検出 第一世代 超高速遺伝子 増幅装置 イムノクロマトチップ 第二世代の遺伝子増幅蔵置 Display H5 Control 完成予想図 迅速遺伝子増幅と検出 (within 10 min over 40 cycles) 2014年完成予定 高感度イムノクロマトチップ <15 min, >100 fold 臨床試験中 感染症、特にH5インフルエンザ 63 新型インフルエンザの超早期診断によるアクティブディフェンス網 封じ込め期 パンデミック 感染押さえ込み インフルエンザ発生 保健所 簡易・迅速 超高感度 多項目 大量処理 MUSTag 簡易イムノクロマト 指定医療機関 消防庁 食品衛生 環境衛生 家庭 MUSTag MUSTag MUSTag MUSTag MUSTag 簡易イムノクロマト 簡易イムノクロマト 簡易イムノクロマト 簡易イムノクロマト 簡易イムノクロマト MUSTag MUSTag PCR法による PCR法による 確定診断 確定診断 関係市町村 健康安全研究センター 厚労省など国の機関 連携 ・サーベイランス、情報管理 ・感染症健康危機管理情報 ネットワークシステムの始動 MUSTagーPCR法 による確定診断 連携 検疫所、医師会など （財）東京都医学研究機構 © Synthera Technologies Co.Ltd 超高速RT-PCRによる迅速遺伝子診断 （サンプル処理から結果まで＜20分） 既存のRT-PCR 60-90分 超高速RT-PCR 10-15分 企業との連携によるMUSTag法簡易検査の共同開発状況 インフル用12 well 超高速RT-PCR １．遺伝子検査用として新型インフルエンザ診断 用（亜型を含む）として、１年以内に認可申請 目標 ２．MUSTag診断用として２-３年以内に認可申請 目標 超高速RT-PCRによるインフルエンザ遺伝子診断の手順 超高速RT-PCR の開発目標 5-10分 採取 １．現行は12 well. すでに２４ wellのプロトタイプ完成している ２. サンプル処理から結果判定＜30分 ３．タミフル耐性に加えた亜型の同時多項目検出 5-10分 (現行30分） RNA抽出 ２分 サンプルセット 10-12分 計測（RT-PCR) 鼻・咽頭粘膜 ぬぐい液 Influenza virus RNA抽出 12 sec/cycle 参考・追加資料：診断薬・機器開発 （インフルエンザ） 次世代遺伝子増幅装置の開発 （全行程を15分程度で行うことを目標） 高速増幅用のQPCR装置とマイクロポンプ駆動モジュールを用いた12wellチップ、および前処理用キッ ト ウイルスRNA簡易精製キット（遠心器を使用せず5分で精製） 高速増幅用のQPCR装置 鼻咽頭Swab からウイルス回収 ウイルスを カラムに吸着 カラム洗浄 ウイルス RNA抽出 光学モジュール ヒーター接触面内 温度差実測 マイクロポンプ駆動モジュールを用いた12wellチップ 試作機 チップを本体にセットし た写真 東京都医学総合研究所 68 参考・追加資料：診断薬・機器開発 （インフルエンザ） 次世代簡易・迅速遺伝子診断 （全行程を１５分程度で行うことを目標） ・従来の機器と比べ操作が格段に簡易になった。 ・測定時間は、従来品の2-3時間に比べ15分程度で終了。 ・上記のイムノクロマト法に比べ、試薬の開発が1-2ヶ月内に終了できるため多くの診断に対応が容易である。 ・現在、リアルタイムの遺伝子増幅装置としては世界最速に近いが、競合品も開発されている。 このため、試作機からさらに小型化、低価格化の改良が必須となる。 東京都医学総合研究所 69 © Synthera Technologies Co.Ltd 超高感度イムノクロマト型診断 （現行の１００倍以上の感度を目標） © Synthera Technologies Co.Ltd イムノクロマトによる簡易・迅速診断 STRICTRY CONFIDENTIAL 参考・追加資料：診断薬・機器開発 （インフルエンザ） 高感度蛍光イムノクロマト装置とチップの完成 従来のイムノクロマト法の１００倍以上の高感度、症状のない時にインフルエンザを診断できる 通常のイムノクロマト法と同様の操作 東京都医学総合研究所 72 © Synthera Technologies Co.Ltd 講義内容確認テスト ①ウイルスの遺伝子（分節）の数。 １）4個 ２）8個 ３）12個 正解：8個 ②今流行している新型インフルエンザ の亜型。 １）H1N1 ２）H3N2 ３）H5N1 正解：H1N1 新型インフルエンザ（H1N1)：タミフルが効く Aソ連型インフルエンザ（H1N1)：タミフルに耐性 STRICTRY CONFIDENTIAL © Synthera Technologies Co.Ltd 講義内容確認テスト ③ウイルスはどこで増殖するか？ １）体内 ２）空気中 ３）水中 正解：体内（細胞内） ④ウイルスのレセプター １）シアル酸 ２）塩酸 ３）大田胃散 正解：シアル酸 ⑤どの動物由来の新型インフルエンザ が一番強毒性か？ １）トリ ２）ブタ STRICTRY正解： CONFIDENTIAL ３）ウマ 高病原性トリインフルエンザ © Synthera Technologies Co.Ltd 講義内容確認テスト ⑥トリインフルの死亡者数（2003年10月以降） １）数人 ２）数十人 ３）数百人 正解 数百人 （世界14カ国で380人感染、241人死亡） ⑦ワクチンの役割 １）ウイルスを直接殺す作用 ２）抗体を作る作用がある ３）シアル酸とNAの結合阻害 正解：体内に抗体を作る作用がある STRICTRY CONFIDENTIAL © Synthera Technologies Co.Ltd 講義内容確認テスト ⑧インフル用のイムノクロマト法は何を 調べている？ １）タンパク質 ２）遺伝子 ３）シアル酸 正解：ウイルス由来タンパク質：HAなど ⑨くしゃみの飛沫核感染（空気感染）の到達可能距離 １） 2 m ２） 5 m ３）10 m以上 正解:１０ｍ以上 (18 m) （ちなみに飛沫感染は1.5－2 ｍ） STRICTRY CONFIDENTIAL © Synthera Technologies Co.Ltd 講義内容確認テスト ⑩タミフルはなぜインフルエンザに効くのか？ １）HA阻害剤 ２）NA阻害剤 ３）遺伝子合成阻害剤 正解 NA阻害剤 STRICTRY CONFIDENTIAL