体内環境の維持と免疫（知識）の問題
ある毒素 T と、それとは無関係な毒素 U を用いて、マウスで次の実験を行った。実験には、遺伝的に同一な系統のマウスだけを用いた。そのため、マウスどうしで細胞を移入しても、移入された細胞は拒絶されない。また、トキソイドは毒素を無毒化したもので、注射してもマウスに害はない。
【準備】マウス D には T のトキソイドを、マウス E には U のトキソイドを、それぞれ一定の間隔をおいて 2 回注射した。その後、D と E から血清を取り出した。また、ひ臓からリンパ球を取り出し、抗体を産生している細胞（形質細胞）を取り除いた。
【実験 1】一度もトキソイドを注射されていないマウスに、D の血清を注射した（0 日目）。その後、血液中の抗 T 抗体の量（相対値）を調べた結果を次の表に示す。
| 日数 | 1 日後 | 20 日後 | 40 日後 | 60 日後 |
|---|---|---|---|---|
| 抗 T 抗体の量 | 100 | 30 | 8 | 検出されない |
さらに、同じように D の血清を注射したマウスに、致死量の毒素 T を注射した。1 日後に注射したマウスはすべて生存したが、60 日後に注射したマウスはすべて死んだ。一方、トキソイドを注射されたことのないマウスの血清を注射したマウスでは、1 日後に毒素 T を注射すると、すべて死んだ。
【実験 2】一度もトキソイドを注射されていないマウスを、次の 3 群に分けた。
- 群 A：D のリンパ球を移入した
- 群 B：E のリンパ球を移入した
- 群 C：何も移入しなかった
移入は 0 日目に行い、1 日目に 3 群すべてに T のトキソイドを 1 回注射した。血液中の抗 T 抗体の量（相対値）を調べた結果を次の表に示す。
| 1 日目（注射直前） | 6 日目 | 14 日目 | |
|---|---|---|---|
| 群 A | 検出されない | 60 | 150 |
| 群 B | 検出されない | 検出されない | 8 |
| 群 C | 検出されない | 検出されない | 8 |
実験 1・2 の結果から考えられることとして最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。
- ア 群 A で抗 T 抗体の量が増えたのは、移入されたリンパ球にもともと含まれていた形質細胞がつくった抗体が検出されたためと考えられる。
- イ 実験 1 の結果から、免疫したマウスの血清を注射すると毒素 T に対する免疫が長期間維持されるので、血清療法は予防接種と同じ目的に適していると考えられる。
- ウ 群 B でも抗 T 抗体がつくられたことから、毒素 U に対する記憶細胞は、毒素 T が侵入したときにも二次応答を起こすと考えられる。
- エ 血清を注射されたマウスが 60 日後の毒素 T で死んだのは、注射された抗体が時間とともに減少し、このマウス自身は T に対する記憶細胞をもたないためと考えられる。
- オ 群 A の結果から、二次応答のような速やかで多量の抗体産生は、抗原に一度さらされた個体自身の体内でしか起こらないと考えられる。
この問題で使うもの
- 免疫記憶とワクチン・血清療法（説明と入口の問題）
- 獲得免疫（体液性免疫・細胞性免疫）（説明と入口の問題）
この問題を解けるようになるまで（6 技能）
読み込み中…
右端（太枠）がこの問題で使う技能です。左へドラッグすると、さらに前の前提をさかのぼれます。技能を押すと、そこまでの道筋が光ります。
ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
実験 1 は「抗体」を外から与えた場合、実験 2 は「記憶細胞を含むリンパ球」を外から与えた場合です。血清療法と予防接種のしくみの違いを思い出しましょう。
ヒント 2
抗体は時間とともに減少し、抗原にさらされていない個体には記憶細胞がつくられません。記憶細胞は特定の抗原に対してだけ、速やかで多量の抗体産生（二次応答）を起こします。
ヒント 3
群 B は群 C と同じ一次応答のパターンなので、ウは誤りです。群 A の 1 日目に抗体が検出されないことから、アも誤りです。残りの選択肢を、実験 1 の 60 日後の結果と照らし合わせて検討しましょう。
答えと解説
答えを見る
エ
どこでつまずきましたか？（選ぶと、戻る場所を案内します）
解説を読む
【考え方】実験 1 は、抗体（血清）を外から与えた場合です。これは血清療法にあたり、受動的に得た免疫です。実験 2 は、記憶細胞を含むリンパ球を外から与えた場合です。この 2 つを比べます。
【実験 1 の読み取り】D の血清には抗 T 抗体が含まれます。注射 1 日後の抗体量は 100 ですが、その後減り続け、60 日後には検出されなくなります。1 日後に毒素 T を注射しても生存したのは、注射された抗体が毒素と結合して無毒化した（中和した）からです。トキソイドを注射されたことのないマウスの血清では死んだことから、生存の原因は血清中の抗 T 抗体だとわかります。
このマウスは抗原（トキソイド）を注射されていません。そのため、自分で獲得免疫をはたらかせておらず、T に対する記憶細胞もつくられていません。抗体が減って消えると、毒素を防げなくなります。したがってエが正しい。
【実験 2 の読み取り】群 C は 14 日目にわずか 8 です。遅く、少ない一次応答のパターンを示しています。
群 A は 6 日目にすでに 60、14 日目には 150 です。速やかで多量の、二次応答のパターンを示しています。1 日目には抗体が検出されず、形質細胞も取り除かれています。したがって、D のリンパ球に含まれていた T に対する記憶細胞（記憶 B 細胞・記憶ヘルパー T 細胞）が抗原の刺激で増殖し、形質細胞に分化して抗体をつくったと考えられます。
群 B は群 C と同じ結果です。U に対する記憶細胞は、T に対しては二次応答を起こしません。記憶細胞は抗原特異的だとわかります。
【誤りの選択肢】
- ア：形質細胞は移入前に取り除かれており、注射直前（1 日目）の抗体も検出されていない。抗体は、移入後に記憶細胞から新たにつくられたものである。
- イ：注射された抗体は 60 日後には検出されず、60 日後の毒素で死んでいる。血清療法の効果は一時的である。予防には、記憶細胞をつくらせる予防接種（ワクチン）が適しており、血清療法は発症後の治療などに用いる。
- ウ：群 B の抗体量は群 C と同じ（14 日目に 8）で、一次応答にすぎない。U に対する記憶細胞は T に対して二次応答を起こしていない。
- オ：群 A のマウス自身は抗原にさらされたことがない。それでも、移入された記憶細胞によって二次応答と同様の反応が起きている。
以上より、答えはエです。
別解
各選択肢を検討する。
ア：誤り。準備で形質細胞を取り除いたリンパ球を移入しているので、移入細胞に形質細胞は含まれない。また 1 日目（注射直前）には抗体が検出されていない。抗体量の増加は、移入された T 特異的な記憶細胞がトキソイド注射後に増殖・分化して形質細胞になったためと考えられる。
イ：誤り。実験 1 では抗体量が 1 日後 100 から 60 日後に検出されなくなり、60 日後には毒素 T で死んだ。受け身の抗体は時間とともに減るので、免疫は長期間維持されない。血清療法は治療（すでに侵入した毒素への対処）に適し、予防には予防接種（ワクチン）が適する。
ウ：誤り。群 B（U 用のリンパ球を移入）の 14 日目の抗体量 8 は、移入なしの群 C と同じで、一次応答の量である。U に対する記憶細胞が T に二次応答を起こしたわけではない。
エ：正しい。血清には抗体だけが含まれ、記憶細胞は含まれない。注射された抗体は時間とともに減り、60 日後には検出されなくなった。このマウス自身は T に対する記憶細胞をもたないので、新たに応答する前に毒素 T で死んだと考えられる。
オ：誤り。群 A は、一度も抗原にさらされていないマウスが、D 由来の記憶細胞の移入によって二次応答を示した。抗原にさらされた個体自身の体内でしか起こらないわけではない。
以上より正解はエ。