生物兵器・生物テロ・バイオディフェンス

生物学的攻撃に対する防御 第2巻
Defense Against Biological Attacks volum 2

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スニット・K・シン – イェンス・H・クーン

編著

生物学的攻撃に対する防御

編集部

スニット・K・シン 分子生物学ユニット

バナラスヒンドゥー大学医科学研究所

インド、バラナシ

Jens H. Kuhn

米国メリーランド州フレデリック、NIH/NIAID、臨床研究部門、フォートデトリックの統合研究施設

序文 1

生物学的攻撃は、細菌、毒素、ウイルスなどの生物学的製剤を使用した、きわめて多様な攻撃形態から構成されている。このような形態は、一歩間違えれば孤独な生物犯罪行為 (例えば、サラダバーの細菌汚染、HIV-1への故意の感染、インスリン注射による殺人)から、もう一歩間違えれば資金が豊富で長期にわたる国家管理の秘密研究・開発プログラムまで、多岐にわたる。後者のプログラムは、配備可能な戦術兵器や戦略兵器の開発を目的としている場合がある (例:米国、英国、ソ連の生物兵器プログラム)。

「生物防御」は、生物製剤による攻撃の影響を緩和する方策の総称となっている。この対策には、生物兵器の製造と配備およびその使用を防止することを目的とした、公衆および専門家の教育、国の法律および病原体のモニタリング、国際軍備管理条約および信頼醸成措置、情報収集が含まれる。さらに、生物防御対策には、迅速な生物剤診断、緊急患者管理、有効かつ安全な医療措置の適用、攻撃現場の修復など、生物攻撃へのあらゆる対応が含まれる。したがって、生物防御は、生命科学、人文科学、政治科学の複数の下位専門分野にとって、高度に学際的な結びつきのある分野なのである。バイオディフェンスはますます複雑化しているテーマであり、実際、バイオディフェンスは一個人がそのすべての面を理解するにはあまりに複雑であるとわれわれは主張する。また、生体防御活動と一般的な公衆衛生対策は、かなり重複している。したがって、公衆衛生の専門家の多くは、バイオディフェンスに大きく貢献することができ、その逆もまた然りであることを主張したい。

本書は、バイオディフェンスにおける様々な優先事項の概要を、一般市民と専門家の双方が理解できるような形で提供することを試みている。本書は、様々な分野の専門家をあえて集め、読者とのコミュニケーションを深めることを意図している。第1巻では、まず生物兵器の歴史的な開発と使用について概観し、攻撃に関する研究開発の過去の成果と失敗の情景を描いている。国家が主導した既知の生物兵器計画はすべて何年も前に最終的に終了している。もし今日、異なる政治情勢の中で現在の科学的方法論を用いてそのような計画が行われたとしたら、組織や成功は異なるものになったであろうか。続く章では、合成生物学、ビッグデータ解析、CRISPR/Cas9などの新しい技術が悪用される可能性はないか、また、これらの技術を用いた攻撃行為が核不拡散条約の対象となるのかどうかが論じられている。第2巻では、生物防御活動に最もよく関連する生物製剤について、ハイレベルな概観を提供している。その他の章では、抗菌・抗ウイルス療法と診断法の開発の現状を紹介している。本書の最後には、人間を直接標的とする兵器の議論ではかき消されがちな、人間以外を標的とする攻撃からの防御もバイオディフェンスに含まれることを思い出させる章を設けている。

もちろん、2巻の本でバイオディフェンスのすべての側面をカバーすることはできないし、各章は、分野全体のコンセンサスではなく、個々の著者の主観的な評価でしかない(もし、そのような見解が存在するならば)。しかし、このように多様で著名な著者を集めたことを誇りに思うとともに、バイオディフェンスが実に重要な分野であることを示す、よく練られた視点が混在していることに読者が共感してくれることを期待している。

インド、バラナシ スニット・K・シン

米国メリーランド州フレデリック ジェンス・H・クーン

序文 2

バイオディフェンスは、生命科学、人文科学、政治科学の複数の専門分野の接点である。大勢の人々のためのバイオセーフとバイオセキュアな環境を実現するためには、学際的なコミュニケーションと協力の強化が必要である。本書は、政策や生命科学の専門家、教員、学生、ジャーナリスト、一般市民を対象に、バイオディフェンスの多様で複雑な側面を概観するために書かれたものである。

本書は、シュプリンガー・ネイチャーのプロジェクト・コーディネーター(書籍)であるラケッシュ・クマール・ジョテスワラン氏の非常に辛抱強く、専門的なサポートにより、編集者を指導し、最終的に本書の完成に至ったことを感謝する。

本書の内容は、必ずしも米国保健社会福祉省、著者や編集者の関連機関・企業の見解や方針を反映したものではない。この研究は、Battelle Memorial Instituteの米国国立アレルギー感染症研究所 (NIAID)とのプライム契約(契約番号HHSN272200700016I)により一部支援された(編集者J. H.K. )。

インド、バラナシ Sunit K. Singh

Frederick, MD, USA Jens H. Kuhn

目次

  • 1 向神経性型ウイルス 1
  • 2 ヒトウイルス性出血熱の概要 21
  • 3 バリオラウイルス。臨床的、分子的、バイオテロ的観点からの考察
  • 4 ウイルス治療薬 103
  • 5 生物脅威物質としての炭疽菌の問題点 115
  • 6 ブルセラ菌 生物脅威物質としての可能性 139
  • 7 Burkholderia mallei(ブルクホルデリア・マレイ)と鼻疽菌 161
  • 8 Burkholderia pseudomallei(ブルクホルデリア・シュードマレイ) 185
  • 9 Coxiella burnetii(コクシエラ・バーネティ)。ありふれた風景の中に隠れる213
  • 10 フランシゼラ・ツラレンシス 野兎病菌の病原体と生物脅威物質 239
  • 11 Yersinia pestis(エルシニア・ペスティス) 251
  • 12 細菌治療薬 271
  • 13 生物脅威物質に対する分子生物学的診断法の進歩 281
  • 14 食中毒菌の検出のための次世代シーケンサー
  • 15 脅威物質としてのバイオトキシンの系統性に関する概要 339
  • 16 アグロバイオテロリズム 359

編集者について

バナラス・ヒンドゥー大学医学部教授、分子生物学ユニット長、実験医学・外科学センター長。ドイツ・ヴュルツブルグ大学にて分子感染生物学の分野で博士号を取得後、米国コネチカット州ニューヘイブンのイェール大学医学部内科、米国カリフォルニア州サクラメントのカリフォルニア大学デイビス校医療センター神経科で博士研究員として研修を受けた。また、米国ニューヨークのアルバート・アインシュタイン医科大学病理学教室、チェコのチェスケ・ブデヨヴィツェ寄生虫学研究所アルボヴィロジ学科、韓国の全北大学病理・微生物学科、スイスのジュネーブ大学免疫学科で客員教授として勤務していたこともある。インド・ハイデラバードのCSIR-Centre for Cellular and Molecular Biology (CCMB) で教員を務め、神経ウイルス学と炎症生物学の分野で研究グループを率いていたこともある。また、米国テキサス州の国立熱帯医学大学院やドイツ・イエナの欧州ウイルスバイオインフォマティクスセンターなど、さまざまな国際的専門機関のメンバーでもある。スニット・K・シン教授は、神経ウイルス学と炎症生物学の分野でブレイクスルー研究を行っている。シン教授の研究は、一般的な感染症や、特に向神経性型ウイルスの発症の分子メカニズムの理解という点で、非常に幅広い影響を及ぼしている。インパクトファクターの高い査読付き国際学術誌に掲載された原著論文に加え、シン教授はこの分野で多くの著書を出版している。例えば、神経ウイルス感染症-RNAウイルスとレトロウイルス、神経ウイルス感染症-一般原則とDNAウイルス、ウイルス性出血熱、ヒト呼吸器ウイルス感染症 (CRC Press/Taylor & Francis group, USA)、ウイルス感染症と地球変動、ヒト新興・再興感染症-1巻と2巻 (Wiley Blackwell Publications, USA)、Neglected Tropical Diseases-South Asia (Springer、USA)等がある。また、副編集長や編集委員として、多くの著名な査読付き国際ジャーナルに携わっている。

Jens H. Kuhn, MD, PhD, MSは、米国オハイオ州コロンバスのバテル記念研究所の研究リーダーで、米国メリーランド州フレデリックにあるNIH/NIAID/DRのバイオセーフティレベル4の施設、フォートデトリックの統合研究施設 (IRF-Frederick)でウイルス学のリーダー(契約者)として任務についている。専門は強毒性ウイルス性ヒトおよび動物病原体。著書に「フィロウイルス。A Compendium of 40 Years of Epidemiological, Clinical, and Laboratory Studies (Vienna: Springer, 2008)、共著にThe Soviet Biological Weapons Program-A History (Cambridge: Harvard University Press, 2012)があり、ドイツ、イタリア、マルタ、ロシア、南アフリカ、韓国で研究・業務経験を積んでいる。米国では、マサチューセッツ州ボストンのハーバード大学医学部、コロラド州フォートコリンズの節足動物媒介感染症研究所 (AIDL)、ジョージア州アトランタの疾病管理予防センター (CDC)、メリーランド州フレデリックの米国陸軍感染症研究所 (USAMRIID)でローテートや勤務を経験した。また、米国国防総省の脅威削減協力プログラム (CTR)により、ロシア・シベリアの旧ソ連生物兵器施設SRCVB「Vektor」での研究許可を得た最初の西洋人科学者でもある。メリーランド州国際安全保障研究センターの「危険病原体管理プロジェクト」に貢献し、軍備管理・不拡散センターの「CBW科学者ワーキンググループ」のメンバーでもある。現在、International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV)の小委員長および執行委員、ICTV Bunyavirales, Filoviridae, and Mononegavirales Study Groupの議長、ICTV Arenaviridae, Bornaviridae, Mononegavirales, Nairoviridae, and Nyamiviridae Study Groupsのメンバーであり、ICTVのサブコミティチェアーも務めている。さらに、NCBIのゲノムアノテーション・ウイルスワーキンググループおよびデータベースRefSeqのメンバーとして、すべてのモノネガウイルスのSubject Matter Expertを務めている。10誌の編集委員を務めたほか、Cell, Cell Host and Microbe, Emerging Infectious Diseases, JAMA, The Lancet.など60誌以上の雑誌で査読者を務めている。Infectious Diseases, Nature, Nature Microbiology, Nature Protocols, PLoS Pathogens, Science, Journal of Virologyなど60誌以上のジャーナルで査読を行っている。また 2009-2011年の米国科学アカデミー「バイオテロ対策評価用動物モデル」委員会のメンバーであり、AAASと米国国務省によるBMENA地域、トルコ、NIS諸国でのバイオエンゲージメントの取り組みに継続的に関与している。LinkedInではwww. linkedin.com/pub/jens-h-kuhn/1b/817/72 で、ResearchGateではhttps://www.researchgate.net/profile/Jens_Kuhn で確認できる。

向神経性型ウイルス 1

Michael R. Holbrook

1.1 はじめに

向神経性ウイルスとは、中枢神経系 (CNS)を特異的に標的とするウイルスのことである。これらのウイルスは、髄膜炎、脳炎、狂犬病、ポリオ様疾患などの病気を引き起こす。これらのウイルスの多くは、中枢神経系に侵入する前に、まず末梢組織で複製される。これらのウイルスの一部は、血液脳関門 (BBB)を通過するメカニズムが確立されているが、多くの場合、その具体的なメカニズムは未解明である。生体防御物質としての向神経性ウイルスの歴史は、多くの細菌性病原体のように広範囲ではなく、また出血熱を引き起こすウイルスのように、病気があからさまで映画や文学のように誇張されているような、潜在的に恐ろしいものでもない。向神経性型ウイルスは、多くの場合、微妙な違いはあるものの、結局は多くの人にとって身近な病気を引き起こす。限られた「恐怖」の要素だけで、潜在的な生物脅威兵器の材料としての価値は減少する。本来の環境では、ほとんどの向神経性ウイルスは接触、吸入、摂取ではなく、直接の感染経路を必要とするため、ナイーブな集団に効率よく感染し拡散する可能性も制限される。それにもかかわらず、いくつかの向神経性ウイルスは生物兵器としての可能性が模索されている。向神経性ウイルスが引き起こす病気は、ウイルスが標的とする特定の細胞タイプによって異なる。脳炎と髄膜炎は、定義上、ウイルスの存在による間接的な影響である炎症反応の結果である。脳炎や髄膜炎を引き起こすウイルスの多くは、神経細胞、グリア細胞、アストロサイトに直接感染して、炎症反応を刺激する。その他のウイルスは、ウイルスが脳に侵入できるような病態を引き起こしたり、臨床的な疾患をもたらす炎症性免疫反応を刺激することによって、臨床的な脳炎を誘発することがある。臨床的な脳炎がウイルス感染の二次的な結果である場合、脳への直接的なウイルス感染の証拠は、組織学的な検査では明らかでないことがある。例えば、狂犬病ウイルスは、明らかな神経病理学的所見を伴わずに、明らかな神経疾患を引き起こす。

ここでは、中枢神経系への直接感染により神経疾患を特異的に引き起こすウイルスで、生物兵器としての可能性が検討・実験されているものを中心に紹介する。また、ナイーブな集団に持ち込まれ、拡散し、ついには風土病となったウイルスの例として、ウエストナイルウイルスなど、関連する向神経性型ウイルスもいくつか紹介する。潜在的な生物兵器の材料と考えられるだけでなく、ここで取り上げたウイルスの多くは、食血性節足動物 (例えば、蚊やマダニ)に刺されることによって感染する。気候の変化や人や物の移動の増加により、これらのウイルスの流行域は拡大し、自然の生態系サイクルの力学は進化しているか、あるいは大きく変化する可能性を持っている。

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