自然免疫系も獲得免疫系も過去の侵入病原体を覚えておくことができる．自然免疫系の記憶はしっかりと組込まれたもので，侵入者を特定するために何百万年以上もかけて進化してきたパターン認識レセプターに依存している．これらのレセプターは，侵入者の種類によって共通している固有の特徴（たとえば，リポ多糖を細胞壁成分としてもつすべての細菌）に対して同じように反応するのである．すべての人は同じ自然免疫の記憶をもつ．これに対して獲得免疫系のＢ細胞とＴ細胞は更新可能な記憶をもち，人生で日常的に，あるいはまれに遭遇する個々の侵入者を記憶することができる．あらゆる人に異なる獲得免疫の記憶があるという点で，獲得免疫の記憶は個人的なものである．
Ｔ細胞とＢ細胞の記憶は，どちらも病原体感染の後で二次リンパ器官にとどまる中枢性記憶細胞を必要とする．中枢性記憶Ｔ細胞は２度目の攻撃に対して増殖し，エフェクターＴ細胞へと成熟することで迅速に反応する．エフェクターＴ細胞は侵入部位へと移動し，敵を破壊することができる．攻撃と攻撃の間に中枢性記憶Ｔ細胞はゆっくりと増殖し，中枢性記憶Ｔ細胞集団を維持する．
中枢性記憶Ｂ細胞も感染の最中に産生される．もう一度同じ病原体の侵入を受けると，中枢性記憶Ｂ細胞は迅速に活性化して増殖し，大部分は病原体特異的な抗体を大量に産生する形質細胞へと成熟する．初感染の後には骨髄に駐在する長命の形質細胞も残っている．この細胞は少量の病原体特異的な抗体を持続的に産生しており，これによって私たちが再感染を受けたときに直ちに防御に移ることができる．この長命の形質細胞集団は，感染の合間にゆっくりと増殖する中枢性記憶細胞によって絶えず補充されている．
記憶Ｂ細胞と記憶Ｔ細胞は数が多く，また，ナイーブなＢ細胞やＴ細胞よりも活性化されやすいため，２回目の攻撃によりよく対処することができる．さらに，記憶Ｂ細胞は体細胞高頻度突然変異によって感度を上げたレセプターをもっており，また通常，記憶Ｂ細胞は記憶している病原体に最も適した抗体を産生するようにクラススイッチをしている．これらの改良匚よって，記憶Ｂ細胞は，ナイーブ細胞よりも再び侵入してきた病原体の処理を効率よく行えるのである．
多くの普通の病原体感染の間口次の感染を防ぐことができる記憶Ｂ細胞や記憶Ｔ細胞が産生される．しかし，普通の感染であっても非常に壊滅的，致死的なものになってしまうことがある．もし，何らかの安全な方法で免疫系を欺いて攻撃を受けたかのように思い込ませ厂前もって病原体から守るのに適しか記憶Ｂ細胞や記憶Ｔ細胞をつくっておくことができれば，人間を実際の感染から容易に守ることができる．そう，これはワクチンが行っていることである．
ワクチンは，免疫学において，軍隊が兵士に戦いの準備をさせるために行う軍事演習に相当する．これらの“演習”の目的は，兵士をひどい危険にあわせることなく，可能なかぎり現実的な戦闘をシミュレーションすることである．同様にワクチンは，ワクチンを受ける人を過度の危険にさらすことなく，可能なかぎり本物の敵に近いものを免疫系にみせることによって，免疫系に戦いの準備をさせることを目的とする．したがって，軍事演習を計画する将軍とワクチンを開発する科学者は共通の目標をもっている．それは，危険を最小限に抑えたうえで，現実の戦いを可能なかぎり再現するということである．
ワクチンは感染症を制圧することに非常に役立ってきた．たとえば，ジフテリアワクチンが利用可能になる前，アメリカ合衆国ではジフテリアの年間当たりの症例数は35万例以上に達した．ジフテリアの予防接種が広く行われた現在では，毎年報告されるのは，通常わずか５例足らずである．
私たちが侵入者の感染に最初にさらされるとき，感染箇所の樹状細胞は病原体または病原体断片を取込んで近くのリンパ節に移動する．そこで樹状細胞はＭＨＣクラス11分子を使って，侵入者のタンパク質由来のペプチドを提示する．ヘルパーＴ細胞がこれらのペプチドを認識するレセプターをもっていると，その細胞は増殖を開始することができる．ヘルパーＴ細胞のいくつかは，最終的に記憶細胞として同じ侵入者による将来の攻撃に備えて待機する．記憶ヘルパーＴ細胞が産生されるために必要とされるのは樹状繙胞だけである．樹状細胞は，感染箇所で病原体の一部（ウイルスの外殻タンパク質や細菌細胞壁の一部など）を集めて，この断片由来のペプチドをヘルパーＴ細胞に提示する．
同様にＢＣＲ（Ｂ細胞レセプター）が，二次リンパ器官にリンパや血液によって運ばれてきた病原体または病原体断片を認識すると，そのＢ細胞はヘルパーＴ細胞の助けを受けて活性化されることができる．しばらく増殖した後，増えたＢ細胞の一部は，同じ侵人者による将来の攻撃を撃退するための記憶Ｂ細胞へと変化する．したがって，ヘルパーＴ細胞の場合と|司様に，病原体断片が少量あれば，Ｂ細胞を活性化して記憶Ｂ細胞を生み出寸のには十分である．ここで重要な点は，免疫系の細胞が直接侵入者による感染を受けなくとも，記憶Ｂ細胞やヘルパーＴ細胞が効率よく産生されるということである．
病原体による攻撃の間に記憶キラーＴ細胞も産生されることができる．しかし，これが起こるためには侵入者が抗原提示細胞に感染する必要がある．たとえば，あるウイルスが樹状細胞に感染すると，ウイルスはその増殖の際に，細胞の生合成装置を流用してウイルスタンパク質を合成する．これらのタンパク質の一部が切断されてペプチドとなり,
MHCクラス１分子上に搭載される．結果としてウイルスのペプチドを認識するレセプターをもつキラーＴ細胞が活性化され，ヘルパーＴ細胞の助けが得られれば，記憶キラーＴ禰|胞がつくられる．
このように，記憶ヘルパーＴ細胞や記憶Ｂ細胞を産生するのに必要とされるものと，記憶キラーＴ細胞を産生するのに必要とされるものは異なっている．記憶ヘルパーＴ細胞や記憶Ｂ細胞は，侵入者が抗原提示細胞に感染しなくてもつくられる．これに対し，記憶キラーＴ細胞かつくられるためには，侵入者は抗原提示細胞に感染しなければならない．
第４章で述べたように，ある条件下では抗原提示細胞は細胞外から取込んだ抗原を提示するのにＭＨＣクラス１分子を使うことができる．この場合，ウイルスが抗原提示細胞に感染しないときでもウイルス特異的キラーＴ細胞が産生される．この現象はクロスプレゼンテーション(cross-presentation)とよばれる．現在のところ，クロスプレゼンテーションを支配する規則はよく理解されていない．また，クロスプレゼンテーションが，ヒ1ヽ免疫系の通常の機能において，本当はどの程度重要なのかもわかっていない．実際，クロスプレゼンテーションを利用して記憶キラーＴ細胞による防御をひき起こすような抗ウイルスワクチンは開発されていない．現在のところ，ワクチンが効率よく記憶キラーＴ細胞を産生させるための規則は，抗原提示細胞が感染されなければならないと考えられている．この章ではこの規則を元にワクチンの説明を行いたい．
病原体による感染を防ぐために現在使われているワクチンの開発には，多くの異なる方法が用いられてきた．加えて，ワクチンを考案するために革新的な新しい方法がテストされている．ワクチンの重要な特徴の一つは，ワクチン接種を受ける人の衛生状態や生活様式が違っても，その有効匪は影響を受けないということである．したがって，多くの人は，１型ヒト免疫不全ウイルス(human
immunodefi-ciency virus-1 ; HIV-1)に対するワクチンがエイズ(AIDS,後天性免疫不全症候群'･
acquired immunodeficiency syndrome)の蔓延を食い止める最良の方法であると信じている．この病気は世界の公衆衛生上の重要な問題である．ここで異なる種類のワクチンについて論じ，その後でHIV-1感染を防御するワクチンとして使う方法について考えてみると，安全かつ有効なエイズワクチンを作製することがどんなに難しい挑戦であるかを理解できると思う．
効果的なエイズワクチンを製造することの障壁は，どの種類の記憶細胞が必要なのかわからないということである．記憶Ｂ細胞と抗体をつくり出すだけのワクチンを用いても，抗体だけではHIV-1感染を防ぐことができないことがわかっている．対照的にＨＩＶ-1に感染しているものの，免疫系が長期間ウイルスに抵抗している人間もいる．この人間は，通常，遺伝的に特定のＭＨＣクラス１分子をもっている．このことは，キラーＴ細胞への抗原提示が，エイズに対する抵抗性にとって重要であることを示唆している．したがって，大部分の研究者は，効果的なエイズワクチンは記憶キラーＴ細胞を産生するものでなければならないと信じている．残念なことに記憶キラーＴ細胞の産生には，ワクチンとして使われる分子が抗原提示細胞に感染できることが必要である．そして，このことは，安全に使用できるエイズワクチンの種類を厳しく制限している．
多くのワクチンは，ワクチン接種を受ける人に感染しないようにつくられている．ポリオ＊1のソーク(Salk)*2ワクチンはそのような非感染性の不活化ワクチン(inactivated
vaccine)の一つの例である．このワクチンをつくるためにソーク(Salk)博士はホルムアルデヒドで処理してポリオウイルスを殺した．ホルムアルデヒドはタンパク質を架橋し，固定するように作用する．そして，この処理の結果，免疫系からはまるで生きているポリオウイルスのようにみえるが，タンパク質が機能できないために細胞に感染できないウイルスがつくられる．この処理は，違法駐車を発見した警官が自動車の車輪にタイヤ止めをかませるようなものである．その車は見た目には普通に見えるが，車輪が回転できないので走行不能である．一般のインフルエンザワクチンも失活したウイルスをワクチンとしている．そして，これと類似した方法が病原細菌に対するワクチンを作製するのに用いられている．たとえば，腸チフスや百日咳に対するワクチンは，研究室で培養した細菌をホルムアルデヒドのような化学薬品で処理して調製されている．
これらの微生物を殺すのに用いられる化学薬品は大部分を失活させるが，100％確実であるとは言い切れない．一部の細菌は生き残るかもしれない．インフルエンザのように ワクチンがなければ人口のかなりの割合に感染するウイルスに対する予防を目的とするワクチンであれば，ワクチン製剤の中のごくわずかな生存ウイルスは重要な懸念にならない．なぜなら，ワクチンがなければ多くの人々が病気になってしまうからである．これに対して先進国では，輸血用血液は慎重に検査されており，まれな例を除いてＨＩＶ-1の感染は予防できる．エイズのような場合は，わずかでも病気をひき起こす可能性のあるワクチンを一一般市民の予防接種に用いることはとうてい不可能である．
いくつかの糾菌は，細菌感染に伴う症状を実際にひき起こす毒素タンパク質を産生する．この毒素が非感染性のワクチンとして使用されている例もある．これらのワクチンでは毒素は精製され，アルミニウム塩で処理されて，不活性化される．このような形でトキソイド（tｏｘoid）とよばれるワクチンがつくられる．トキソイドが注射されると，抗体を産生するＢ細胞がっくり出,されるが，この抗体は実際の感染を受けたときに有害な毒素に結合して不活性化することができる．ジフテリアや破傷風の毒素からつくられるワクチンは，この型の非感染性ワクチンの例である．
非感染性ワクチンは病原体の特定の部分だけを用いてもつくられる．これは，免疫系が防御の際に見分ける必要がある部分だけを残し，危険な副作用をひき起こす部分はワクチンには使用しないというものである．百日咳の無細胞ワクチン(acellular
vaccine)はこのような方法でつくられる．最初の百日咳ワクチンは殺菌された百日咳菌そのままを用いていた．そして，そのワクチンを接種された幼児のおよそ半分に有害作川がみられた．幸い，この有害作用は，生命に危機を及ぼす可能性もある百日咳と比較すれば軽いものであった．無細胞ワクチンは百日咳菌を培養していくっかの細菌のタンパク質を精製し，その他の細菌成分を取除いて製造される．この無細胞ワクチンは現在一般的に使われるワクチンである．無細胞ワクチンは初期の百日咳ワクチンより有害作用が起こる確率が非常に低く，しかも初期のワクチンと同程度に百日咳を防ぐことができる．
遺伝子工学によって産生されるウイルスタンパク質も，非感染性のサブユニットワクチン(subunit
vaccine)として使用される．Ｂ型肝炎ウイルスやヒトパピローマウイルスに対する非常に効果的なワクチンはこの方法によってつくられる．サブユニットワクチンをつくるためにたった一つ，または数個の合成ウイルスタンパク質だけが川いられる．ウイルス自体（たとえば，Ｂ型肝炎ウイルス）の感染の可能性がまったくないのが利点である．
すべての非感染性ワクチンの潜在的な欠点は，記憶ヘルパーＴ総胞と記憶Ｂ細胞（防御抗体を産生することができる）を生み出すことはできるが，抗原提示細胞が感染されないために記憶キラーＴ細胞かつくられないことである．細胞外感染細菌などの多くの病原体はヒトの細胞にまったく感染しない．したがって，これらの微生物に対するワクチンをつくるうえで記憶キラーＴ細胞（感染細胞を殺す）がつくられないことは問題とならない．また，記憶Ｂ細胞によって産生される抗体は，いくつかの細胞に感染する病原体にも有効である．たとえば，不活化ソークワクチンやＢ型肝炎のサブユニットワクチンは，どちらも記憶キラーＴ細胞をつくることはできない．そして，ポリオウイルスやＢ型肝炎ウイルスはどちらもヒトの細胞に感染する．しかし，どちらのワクチンも非常によく効くのである．一方，麻疹ウイルスやおたふくかぜウイルスに対しては，不活化ワクチンの効果はない．すなわち，記憶キラーＴ細胞が防御に必要かどうかは，病原体の種類やその感染様式に依存するのである．
ワクチン生産の別の方法は，弱められた，あるいは弱毒化されたウイルスを使用することである(弱毒ワクチン;
attenuated vaccine).ウイルス学者が研究室でウイルスを通常の宿主ではない別種類の細胞で培養すると，ときどきウイルス自身を弱めるような突然変異が蓄積していくことに気付いた．たとえば，セービン(Sabin戸3ワクチンは，通常はヒトの神経細胞で増殖するポリオウイルスをサルの腎臓細胞で増殖させることでつくられた．この方法では，ポリオウイルスの感染性は残っているが弱くなっているため，健康な人間には病気を起こさない．アメリカ合衆国の大部分の子拱たちが現在受ける麻疹，風疹，おたふくかぜのワクチンは，どれも弱毒ワクチンである．
弱毒ワクチンは，動物実験によって弱毒化か成功しているかどうか大体のことがわかる．しかし，弱毒化された病原体が本当に病気を起こさないということを確かめるためには，人間（通常は病気になる可能性を了解したボランティア）で調べなければならない．セービン(Sabin)博士が彼の弱毒ワクチンを実験する準備ができたころには，アメリカ合衆国の大部分の人々がすでにソークワクチンを受けていた．そこで，セービン博士は，ソビエト連邦（当時）に弱毒ワクチンをもって行き，そこで実験を行った．この時期は冷戦の最中であった．しかし，ポリオは非常に恐れられていた病気だったので，彼らは喜んでセービン博士のワクチンのための実験台になった．
弱毒化ウイルスワクチンのーつの重要な特徴は，それが記憶キラーＴ細胞を生み出せるということである．これは，免疫系が弱毒化された侵入者を退治する過程で，その侵人者が抗原提示細胞に感染して，キラーＴ細胞の産生を刺激するからである．しかし，弱毒ワクチンは感染力のあるウイルスを含むので，安全性の問題がある．ある人が弱毒ワクチンで予防接種を受けたとしよう．その人は，接触した何人かに感染させるのに十分なウイルスを産生するかもしれない．その人たちが健康であれば，これは問題ではない．しかし，免疫応答が低下している人（たとえば，がんの化学療法のため）は，弱毒ウイルスを鎮圧することができない場合がある．ワクチンの中の弱毒化されたウイルスは死んでいない．ただ弱いだけである．そのため，免疫応答が低下している人たちにとって，この種の予防接種は深刻な結果をもたらす可能性がある．
弱毒ワクチンによる二つめの潜在的な安全上の問題は，免疫系が弱毒化されたウイルスを抑圧する前に，ウイルスが突然変異するかもしれないということである，そして，これらの突然変異によって，ウイルスの毒性が元に戻るかもしれない．これは，あまりありそうなシナリオではないが，ポリオウイルスが突然変異を起こし病気をひき起こす能力を回復したために，セービンワクチン接種を受けた一部の健康な人々がポリオになった例が知られている．
ワクチン作製の新しい方法の一つは，遺伝子工学を用いて，病原体のただ一つの遺伝子だけを無害なウイルスに導入するというものである．この遺伝子改変されたウイルスは，病原体の遺伝子をヒトの細胞に運ぶ“トロイの木馬”として使用される．ここで，ウイルスは病原体の遺伝子を運搬するキャリアとして働くのである．遺伝子改変ウイルスが抗原提示細胞に感染すれば，病原体のタンパク質が，ウイルス自身のタンパク質と同様に感染細胞内で産生される．その結果，キャリアワクチン(carrier
vaccine)による予防接種は，本物の病原体による将来の攻撃を防御することができる記憶キラーＴ細胞を生み出すはずである．重要なことは，ワクチンによっで運ばれる”のは，病原体の多くの遺伝子のうちのわずか一つだけなので，このワクチンそのものが病気をひき起こす可能性はゼロだということである．
これは，エイズワクチンの開発に用いる方法として完璧なように思われるかもしれない．実際，キャリアワクチンは現在研究されている．最近ではタイでの臨床試験で，カナリア痘ウイルス（ジェンナーの牛痘ウイルスの近縁）をⅢＶ亅のいくっかのタンパク質遺伝子を運ぶトロイの木馬として使用した．その後，キャリアウイルスが発現するＨＩＶ－トタンパク質の一つを含むサブユニットワクチンを用いた“追加”の免疫が行われた．これらの予防接種を受けた人々と，およそ同数のプラセボ（偽）ワクチンを接種された人々で，それぞれのグループのうち何人がⅢＶ-1に感染したかを３年間追跡調査した．研究者たちは，“予防接種によって，わずかだが，有意なHIV-1感染率低下が認められたと主張したが，そのデータはさほど説得力のあるものではなかった．その研究期間で，本物のワクチンを受けた被験者の56人が感染し，プラセボワクチンを接種されたグループで76人が感染した．これらは有意の差があると結論するにはあまりにも少ない人数である覽さらに,
HIV-1特異的なＴ細胞が検出されたのは，ワクチンを受けた人のわずか17％であった．最後に，感染した大が調べられたが，血液中のウイルス量は二つのグループ間で明らかな差はなかった．そのワクチン接種は，ウイルス感染に抵抗する能力に少しの影響を与えたかもしれないが，一般的なワクチンに対して期待されるほどの効果ではなかったのだろう．
免疫学者の多くは，エイズワクチンが効果を示すためは記憶キラーＴ細胞を生み出さなければならないと信じている．それが本当ならば,
HIV-1に対して非感染性ワクチンはほとんど使えない．非感染性ワクチンは記憶キラーＴ細胞を生み出さないからである．原理的には，弱毒化されたHIV-1が記憶キラーＴ細胞をつくり出すワクチンとして使用できるはずだ．しかし，ＨＩＶ-1は非常に突然変異率が高いので，弱毒化ＨＩＶ-1が突然変異して，再び致命的なウイルスになるという大きな懸念がある．したがって，弱毒化HIV-1を使ったワクチンが，一般的に広く予防接種に用いられることはまったくない．キャリアワクチンは，本物のＨＩＶ-1感染の危険にさらすことなく，ワクチンを受ける人々の体内に記憶キラーＴ細胞を生み出すことができるはずだ．しかし，これまで，この方法でＨＩＶ-1を防御できるほど十分強力な免疫応答を引き出すようなワクチンはできなかった． たとえＨＩＶ-1に特異的なキラーＴ細胞を産生する安令なワクチンが考案されたとしても，ＨＩＶ一1はその高い突然変異率によって捉えどころのない標的である．感染細胞から生み出されるおのおののＨＩＶ-1は，平均して，少なくとも一つの突然変異によって最初に感染したウィルスと異なっている．したがって,
HIV-1に感染している人間の体には，当初のHIV-1だけではなく，わずかに異なるHIV-1株の膨大なコレクションが含まれているのである．その結果，予防接種によって産生される記憶細胞は，ワクチンを作製するのに川いられたＨＩＶ-1の特定の株に対してはしっかり防御できるかもしれないが，実際の感染で生まれる変異ウィルスに対してはまったく役に立かないかもしれない．実際のところ，効果的なエイズワクチンをつくるために解決するべき問題の中で最も難しいのは，このＨＩＶ-1の迅速に突然変異する能力なのではないかと考えられている．
これらすべての困難にもかかわらず，免疫学者は，人々をエイズから守ることができるエイズワクチンを開発する努力を続けている．なぜなら，ⅢＶ-1の拡大を阻止するには，ワクチンが最も実現可能性が高いと見なされているからである．近年，少数のエイ先胆者から，多くの異なるＨＩＶ-1亜種を中和することができる抗体が発見された．これらの“幅広く中和できる”抗体をつくらせるワクチンができるならば，少なくとも一般的なＨＩＶ-1株による感染から人々を守ることができるだろう．そして前に述べたようにＨＩＶ-1特異的なキラーＴ細胞をつくり出すワクチンより乱感染防御抗体をつくり出すワクチンのほうが簡単に作成できるはずである．それでも抗体だけでは十分ではないことがわかり，やはりウィルス特異的なキラーＴ細胞が必要とされる可能性はある.
HIV-1以外にも効果的なワクチンがない病原体は存在することに注意する必要がある．毎年マラリアでおよそ200万人が死ぬが，この病気を予防するワクチンはない．同様に，毎年およそ300万人が死亡する結核に対する効果的なワクチンを作製できていない．そして，地球上のすべての人間のおよそ1/3は単純ヘルペスウイルスに感染しているが，ヘルペスワクチンは存在しない．エイズと同じように，現在，ワクチンを利用できないこれらの病原体に対するワクチンの生産を可能にするような新しい戦略を見つけることが，多くの人々の希望なのである．