医学微生物学における実験動物の利用

🧠 実験動物は「培養できない病原体を増やす」「毒素の効力 potency 効力（potency） potency（効力） を生体で測る」「異種免疫グロブリンheterologous immunoglobulin 異種免疫グロブリン（heterologous immunoglobulin）heterologous immunoglobulin（異種免疫グロブリン） を作る」という3つの異なる目的で使われる。 目的ごとに動物種と手技がほぼ一対一で決まっているため、「どの動物が」「何を」「どうやって」検出するのかをセットで覚えると整理しやすい。

⚠️ 動物実験animal testing 動物実験（animal testing）animal testing（動物実験） には3R原則という規制 Regulation 規制（Regulation） Regulation（規制） 上の枠組みがある——ただし国・地域で法的拘束力が違う。 Replacement（動物を使わない方法への置き換え）・Reduction（使用数の削減）・Refinement（苦痛の軽減）の3R原則は、EUEU（European Union）では指令2010/63/EUのもとで法的要件となっており、動物実験animal testing 動物実験（animal testing）animal testing（動物実験） の許可申請では3Rの考慮状況の明示が義務づけられ、倫理審査委員会がこれを確認できなければ審査そのものが成立しない¹。3Rという理念自体は世界的に共有されているが、どこまでを法律で強制するかは国・地域ごとに異なる点に注意する。

培養不能病原体の増殖

一部の病原体は人工培地での通常培養が不可能であり、動物やその特殊な部位に接種して増殖させる。

💡 これらの菌に動物接種 animal inoculation 動物接種（animal inoculation） animal inoculation（動物接種） が必要なのは、コッホの原則Koch's postulates コッホの原則（Koch's postulates）Koch's postulates（コッホの原則） がそもそも「培養できる」ことを前提にしているためである。 培養できない・難培養性の病原体はコッホの原則 Koch's postulates コッホの原則（Koch's postulates） Koch's postulates（コッホの原則） の古典的な適用に抵抗し、動物接種animal inoculation 動物接種（animal inoculation）animal inoculation（動物接種） による増殖や、あるいは配列基盤の分子生物学的手法 molecular diagnostic method 分子生物学的手法（molecular diagnostic method） molecular diagnostic method（分子生物学的手法） （in situ hybridization・PCRPCR（polymerase chain reaction）等）が疾病因果関係を証明する代替アプローチとして用いられてきた²。M. leprae・T. pallidumはいずれも人工培地で通常培養できない代表例であり、動物接種animal inoculation 動物接種（animal inoculation）animal inoculation（動物接種） は「培養に代わる増殖法」として今なお使われている。

毒素の検出・毒性の生体内測定

発熱物質（パイロジェン）の検出：LAL試験

• LAL（Limulus amebocyte lysate, カブトガニhorseshoe crab カブトガニ（horseshoe crab）horseshoe crab（カブトガニ） 血球溶解物）はカブトガニhorseshoe crabカブトガニ（horseshoe crab）horseshoe crab（カブトガニ）の血球から抽出される試薬。
• LALはグラム陰性菌の膜成分である内毒素LPS（lipopolysaccharide, リポ多糖lipopolysaccharide (LPS)リポ多糖（lipopolysaccharide (LPS)）lipopolysaccharide (LPS)（リポ多糖））と反応する。
• LAL試験：カブトガニ horseshoe crab カブトガニ（horseshoe crab） horseshoe crab（カブトガニ） の血液はLPSの存在下で凝固する——この凝固反応 coagulation reaction 凝固反応（coagulation reaction） coagulation reaction（凝固反応） を利用して発熱物質 pyrogen 発熱物質（pyrogen） pyrogen（発熱物質） （パイロジェン）の混入を検出する（滅菌sterilization滅菌（sterilization）sterilization（滅菌）・発熱物質pyrogen 発熱物質（pyrogen）pyrogen（発熱物質） 検査全般の文脈は1/10も参照）。

💡 LAL試験自体もカブトガニ horseshoe crab カブトガニ（horseshoe crab） horseshoe crab（カブトガニ） という動物由来 zoono- 動物由来（zoono-） zoono-（動物由来） の試薬に依存しており、動物を使わない代替法への置き換えが進んでいる。 モノサイト活性化試験（MAT）は発熱物質 pyrogen 発熱物質（pyrogen） pyrogen（発熱物質） 検査における動物実験 animal testing 動物実験（animal testing） animal testing（動物実験） （ウサギ発熱性物質 pyrogen 発熱性物質（pyrogen） pyrogen（発熱性物質） 試験・LAL試験）の倫理的な代替法として規制 Regulation 規制（Regulation） Regulation（規制） 上の受け入れが進んでいる³——LAL試験そのものが3RのうちReplacement（代替）の対象になりつつある。

異種免疫グロブリンの産生

• ウシcattleウシ（cattle）cattle（ウシ）・ウマ・ウサギなどの動物に抗原を接種して抗体を産生させ、得られる異種免疫グロブリンheterologous immunoglobulin異種免疫グロブリン（heterologous immunoglobulin）heterologous immunoglobulin（異種免疫グロブリン）を治療用に用いる（例：抗毒素 antitoxin 抗毒素（antitoxin） antitoxin（抗毒素） 血清）。
• 臨床応用clinical applications 臨床応用（clinical applications）clinical applications（臨床応用） は受動免疫の一形態であり、詳細は1/33を参照。

まとめ

• 実験動物は「培養不能病原体の増殖Cultivation of pathogens that cannot be cultured in vitro培養不能病原体の増殖（Cultivation of pathogens that cannot be cultured in vitro）Cultivation of pathogens that cannot be cultured in vitro（培養不能病原体の増殖）」「毒素の検出・毒性の生体内測定Detection of toxins, in vivo measurement of toxicity毒素の検出・毒性の生体内測定（Detection of toxins, in vivo measurement of toxicity）Detection of toxins, in vivo measurement of toxicity（毒素の検出・毒性の生体内測定）」「異種免疫グロブリンの産生Production of heterologous immunoglobulins異種免疫グロブリンの産生（Production of heterologous immunoglobulins）Production of heterologous immunoglobulins（異種免疫グロブリンの産生）」という3つの目的で使われる。
• 培養不能病原体の増殖Cultivation of pathogens that cannot be cultured in vitro 培養不能病原体の増殖（Cultivation of pathogens that cannot be cultured in vitro）Cultivation of pathogens that cannot be cultured in vitro（培養不能病原体の増殖） にはC. botulinum（マウス）、M. leprae（マウス足蹠mouse footpadマウス足蹠（mouse footpad）mouse footpad（マウス足蹠）・アルマジロarmadilloアルマジロ（armadillo）armadillo（アルマジロ））、T. pallidum（ウサギ精巣testesウサギ精巣（testes）testes（ウサギ精巣））が代表例。
• 毒素検出toxin detection 毒素検出（toxin detection）toxin detection（毒素検出） にはRömer試験（モルモットguinea pigモルモット（guinea pig）guinea pig（モルモット）、C. diphtheriae）、Serény試験（ウサギ眼球、Shigella）、マウス接種によるC. botulinum毒素検出 toxin detection 毒素検出（toxin detection） toxin detection（毒素検出） がある。
• LAL試験はカブトガニ horseshoe crab カブトガニ（horseshoe crab） horseshoe crab（カブトガニ） 血球溶解物とグラム陰性菌のLPSとの凝固反応 coagulation reaction 凝固反応（coagulation reaction） coagulation reaction（凝固反応） を利用し、発熱物質pyrogen 発熱物質（pyrogen）pyrogen（発熱物質） を検出する。
• 動物由来zoono- 動物由来（zoono-）zoono-（動物由来） の異種免疫グロブリン heterologous immunoglobulin 異種免疫グロブリン（heterologous immunoglobulin） heterologous immunoglobulin（異種免疫グロブリン） は受動免疫（1/33）として臨床応用 clinical applications 臨床応用（clinical applications） clinical applications（臨床応用） される。