人獣共通感染症　第７７回
レベル４実験室の現状


霊長類フォーラム：人獣共通感染症（第７７回）5/17/99

　マレーシアのニパウイルス感染、さらにこの５月にコンゴで確認されたマールブ ルグ病などで国際的にレベル４実験室への関心が高まっています。 　日本では感染症予防法の施行に伴い、レベル４のウイルス診断をどのように実施 するのかという差し迫った問題があります。
　レベル４実験室の現状についてはこれまでに、本講座（第６４回）に転載したCDC ブライアン・マーヒーと私の対談でも簡単にとりあげています。また、その建設の 歴史的経緯は、私の著書「エマージングウイルスの世紀」でくわしく述べています。 　これらの内容と重複するところもありますが、あらためてレベル４実験室がどの ようなものかということをご説明し、現状と問題点をまとめてみようと思います。

  1. レベル４実験室での隔離方式
    　バイオハザード対策の原則は病原体を物理的に封じ込める（physical containment）ことです。その基本を１次隔離と２次隔離の概念でまず、解説してみます。１次隔離は実験者が病原体にさらされないようにするためのもので、病原体と実験者の間の隔離です。２次隔離は１次隔離を越えて実験室内に漏れだした病原体が周辺環境に漏れないようにするためのもので、実験室と外界の間の隔離ということになります。
    もっとも重要なものは実験者の感染を防ぐ１次隔離です。その上で、２重の安全性を 確保するために２次隔離ということになります。
    　もしも感染が起きてしまうと、これは感染した人の問題だけではなくなります。 潜伏期の間は症状がないため、感染者は普通の生活をしていて、その間に接触する 人々に感染を広げることになるわけです。どのように厳重に実験室を隔離しても１次隔離がしっかりしていないと効果がないことがお分かりいただけると思います。
    　このような対策が施された実験室がレベル（正式にはバイオセーフテイレベル） １、２、３、４実験室と呼ばれています。かってはP１、２、３、４実験室と呼ばれて いたものです。レベル４実験室が最高の隔離度のものです。なお、このPはPhysical の省略です。最近のProMEDで紹介された新聞記事で、PはPathogen（病原体）の略という誤った記載がありました。
    　ところでレベル４実験室は、第２次大戦の生物兵器の研究に際して、米国陸軍と 英国国防省がそれぞれ建設したのが始まりです。生物兵器に用いる病原体を大量に培 養するような作業では実験者が危険にさらされます。そこで、最高度の１次隔離を確 保することがもっとも重要です。さらに、万が一、実験室内に病原体が漏れても、そ れが外界に漏れないようにするため、最高度の２次隔離の確保が必要ということで建 設されたわけです。
    　これらの研究所で最高度の１次隔離の方式として採用されたのはグローブボック スラインを用いる方式です。米国陸軍の研究所は現在は米陸軍感染症研究所(US Army Medical Research Institute of Infectious Diseases: USAMRIID ）になっています。カニクイザルのエボラウイルス感染で有名になったところです。ついでですが、つくばの霊長類センターに付置されている予防衛生協会（私は理事をつとめています）はBウイルスやエボラウイルスのようなレベル４ウイルス抗体の測定を米国の企業から提供される不活化抗原を用いて行っていますが、抗原のもとになるウイルスの増殖は、ここで行っています。
    　英国の国防省のレベル４実験室はソールスベリイのポートンダウンにある微生物 研究所（Microbiological Research Establishment: MRE）にあります。これは現在では一般の微生物学研究のための応用微生物研究所（Centre for Applied Microbiology & Research）に転換されました。今年のサイエンス４月９日号に写真が出ていますが、１９７６年に私が訪れた際と同じグローブボックスが写っていました。現在でもレベル４として使用されているようです。
    　グローブボックスライン方式は生きたウイルスを用いる実験をすべてステンレス スチール製（英国MREはアルミニウム製のもの）の内部を陰圧にした完全密閉のキャビネットを連結した装置（グローブボックスライン）の中で、完全閉鎖系として行う ものです。実験操作はすべてキャビネットにとりつけられた肘まで入る長いグローブ を通して行います。顕微鏡、遠心装置、孵卵器などもすべて、キャビネット内に設置 します。使用済みの実験材料や実験器具などを取り出す時にはラインの末端にとりつ けられた両面扉の高圧蒸気滅菌装置でウイルスを不活化しなければなりません。ウイ ルスを生きたままとりださなければいけない時（たとえばウイルス・ストックを超低 温槽に保存しなければならない時）は、ウイルスの入ったチューブなどを密閉容器に 入れ、この密閉容器を消毒薬のタンクを通して、外側を完全に消毒してから取り出し ます。
    　グローブボックスラインの中にウイルスを完全に封じ込めるわけです。したがっ て実験室内には汚染は皆無です。「エマージングウイルスの世紀」に、私が撮影した CDCレベル４実験室内の写真を掲載してありますが、案内役のCDC特殊病原部長のカール・ジョンソン（エボラウイルスの命名者でもあります）をはじめ、写っている人はマスクもしていません。
    　このような厳重な１次隔離に加えて、最高度の２次隔離が行われます。ここでは 室内を陰圧に保って、室内の空気が外に漏れないようにする設備、排気を二重の超高 性能フィルターで濾過してウイルスが漏れでないようにする設備、さらに排水を高圧 蒸気滅菌装置で滅菌する設備が隔離のために設けられます。
    　ところで、グローブボックスラインによる方式はきわめて高い安全性が確保でき ますが、すべて閉鎖系で作業を行うために実験の内容は限定されてしまいます。長い グ ローブボックスラインの中を実験材料を移動するだけでも大変な作業になることが あ ります。分子生物学など先端的な実験は困難になります。そこで操作性を高めるた め に、１９７０年代半ばからグローブボックス方式に変わってスーツ方式が出始めて き ました。グローブボックスラインの代わりにプラスチックスーツを１次隔離に用い る ものです。現在ではレベル４実験室のシンボルのようになっている宇宙服スタイル で す。実験はレベル３の実験室で用いられている生物学的安全キャビネットで行いま す 。これは前面があいている半閉鎖式のキャビネットです。したがって実験操作は非 常 に楽になります。その代わり、実験室内にウイルスが漏れ出すおそれがあります。 そ こで実験者はプラスチックスーツを着用することでウイルスとの接触から守られま す 。プラスチックスーツ内はパイプから空気が送りこまれていて陽圧に保たれるため に 、仮にスーツに孔があいても室内の空気は入り込みません。
    　プラスチックスーツの外側はウイルスで汚染している可能性があります。そこ で、 これを脱ぐ時の対策が非常に重要です。幸い、レベル４の病原体はエボラウイル ス、 マールブルグウイルス、ラッサウイルスのような出血熱ウイルスやBウイルスだけで 、最近、、ヘンドラウイルス、ニパウイルスが加わりました。これらのウイルスは す べて粒子の外側に脂質からできたエンベロープを持っているため、消毒薬に非常に 弱 い性質のものです。そこで、まずクレゾールのシャワーで徹底的にプラスチック スー ツの外側を洗ってからプラスチックスーツを脱ぎ、その後、裸になって普通のシャ ワ ーを浴びることになります。
    　以上でお分かりのように、グローブボックスライン方式は１次隔離も２次隔離も 最 高度のもので、操作性よりも安全性を優先させていることになります。一方、スー ツ 方式は１次隔離をレベル３プラスアルファにして、安全性をわずかですが犠牲にす る 代わりに操作性を非常に高めています。

  2. レベル４実験室の建設ラッシュ
    　USAMRIID、MREについで１９６０年代終わりにCDCにレベル４実験室が建設されま し た。いずれもグローブボックスライン方式です。１９７０年代初めには国立衛生研 究 所NIHにガンウイルス研究のためのレベル４実験室が建設されました。これは昨年１ １月に改修されて、多剤耐性結核菌の研究に使用することになりました。
    　南アフリカのヨハネスブルグ市の郊外のサンドリンガムには１９７９年にCDCのレ ベル４実験室をモデルに、グローブボックスライン方式のレベル４実験室が建設さ れ ました。ちょうど日本のレベル４実験室建設の最中で、日本からは予研の北村敬先 生 （現在・富山衛生研究所長）はじめ何人かの人が開所式に出席しています。ここは WH Oの出血熱レファレンスセンターになっており、現在、コンゴで発生しているマール ブルグ病の対策で中心的役割を果たしているようです。
    　CDCには１９８９年に新しいレベル４実験室が完成しました。これが現在、ウイル スハンターの実験室として活躍しているところで、スーツ方式のものです。なお、 古 いレベル４実験室は結核の研究に転用されています。結核は米国ではきわめて重要 な 再興感染症とみなされています。
    　オーストラリアではメルボルンに国立高度検疫実験室National High Security Qua rantine Laboratoryがあって、レベル４ウイルスの診断を受け持っています。マ レー シアのニパウイルス感染でのサンプルの検査は多分、ここで行われているものと推 測 されます。
    　ロシアにはノボシビルスクにレベル４実験室があり、現在でもマールブルグウイ ル スやエボラウイルスの動物実験などを行っています。本講座（第６９回）でも、こ こ での活動はご紹介してあります。ほかにベラルーシのミンスクにもあるそうです。
    　フランスでは昨年、リオンにレベル４実験室が建設されました。私の古くからの 友 人フェビアン・ワイルド（麻疹やジステンパーウイルスの研究で有名な人です）の 努 力でできてきたものです。彼がメリュー財団の会長のシャルル・メリューにレベル ４ 実験室の必要性を訴えた結果、個人の資金が提供されたものです。その際の条件は 彼 が存命中に完成させるということだったそうです。彼は多分９０才を越しているは ず ですが、私が４年前に横浜でお会いした時にはとてもそのような高齢とはみえませ ん でした。
    　この施設の開所式は今年の３月初めににシラク大統領が出席して開かれました。 所 長は英国人のスーザン・フィッシャーホックSusan Fisher-Hochです。C.J.ピーター スの前任のCDC特殊病原部長ジョー・マコーミックの妻で、夫と一緒に１９９０年前 後までCDCでレベル４ウイルスの研究を行っていたウイルス研究者です。夫妻での著 書レベル４、CDCのウイルスハンターという本（正式の日本語書名は覚えていません ）が最近翻訳されています。
    　このほかにフランスではパリのパスツール研究所に、WHOの出血熱レファレンスセ ンターが設置されています。ここは、１９９４年にコートジボアールでチンパン ジー からのエボラウイルス感染が起きた際、ウイルス診断を行ったところです。ここは レ ベル３実験室の中にステンレス製キャビネットの代わりにプラスチック製のアイソ レ ーターでレベル３プラスアルファの条件だといっています。最近パリで新しいレベ ル ４実験室建設のうわさがありますが、多分ここのことではないかと推測していま す。
    　カナダではマニトバ州のウイニペグにレベル４実験室が建設され、現在レベル４ と しての認定を待っているところです。これはAgri CanadaとHealth Canadaという２ つ の国営組織が建設したもので、人のウイルスだけでなく、家畜で激しい病原性を示 す 外来性ウイルス（たとえば口蹄疫ウイルス）も扱う施設です。
    　スウェーデンはハンタウイルスの研究で有名なボー・ニクラッソンBo Niklasson が 中心になってレベル４実験室の建設計画を進めています。
    　英国では前述のポートンダウンに、国防省の施設として科学・生物兵器防衛研究 施 設（Chemical & Biological Defence Establishment）として新たにレベル４実験室 を建設中のようです。
    　そのほか、建設計画のうわさはほかの国でもありますが、不正確な情報なので割 愛 します。

  3. 日本のレベル４実験室
    　日本には武蔵村山市の予研（現在の感染研）に１９８１年にレベル４実験室が建 設 されました。ついでですが、そのすぐ後でつくば市の理研にも予研の施設をモデル と してレベル４実験室が建設されています。これは組換えDNA実験専用で、１回だけ模 擬実験のような内容のもので使用されたことがあります。
    　予研の施設はグローブボックスライン方式です。予研のレベル４実験室建設の計 画 は自民党の提案で始められた国際伝染病（ラッサ熱、マールブルグ病、エボラ出血 熱 ）対策の一端として取り上げられました。１９７６年には北村敬先生と清水文七先 生 （現在、千葉大学名誉教授）と私の３人が米国の視察にでかけました。建築設備の 専 門家とグローブボックスの分野の技術者にも同行していただきました。私と北村先 生 はその後、英国のMREの視察も行いました。
    　建設計画にあたってはグローブボックスライン方式とスーツ方式のいずれにする か が大きな問題でした。結論は、日本のような地震国で最大限の耐震性を確保するこ と を考えると、部屋全体では限界があるが、ステンレス製のキャビネットであれば最 大 限の安全が確保できるということになりました。操作性よりも安全性を優先させる こ とにしたわけです。
    　その結果、完成したグローブボックスラインは現在でも世界でトップレベルのも の です。CDCのグローブボックスラインでの実験を長年続けてこられた倉田毅先生（現 在、感染研副所長）によれば、CDCのものとは比べものにならない使い易いものにな っているとのことです。２次隔離のための建物の設備も現在のCDCのレベル４実験室 とまったく同等です。したがって、施設全体の安全性は間違いなく世界で最高レベ ル のものです。
    　ところが、この施設はご承知のように地元の反対で現在までレベル４実験に用い る ことは許されておらず、レベル３の実験に用いられているのが現状です。１９８２ 年 以来、武蔵村山市長は厚生大臣が交代する度にレベル４実験の停止に関する要望書 を 出し続けています。そして、歴代厚生大臣はその要望書を受け取るだけで、施設の 安 全性とレベル４実験室の必要性を武蔵村山市側に説明する努力は行っていませんで し た。感染症予防法が成立して、厚生省もやっと本腰を入れ始めたようです。
    　私が東大医科研に在任中には付属病院でラッサ熱の患者が見つかりました。その ほ かにも日本では出血熱の疑いのある例が見つかっています。その度にCDCに依頼して 検査をしてもらって切り抜けてきました。それも私たち個人レベルでの依頼でし た。
    　CDCのレベル４実験室は２つのユニットで１０名以下のスタッフだけで運営されて います。しかも定期的に整備のために１つのユニットの使用を中止すると１つのユ ニ ットだけになります。そのような状態で世界中の問題に取り組んでいるわけです。 現 在はニパウイルス感染に加えてコンゴでのマールブルグ病が起こりました。数日前 に CDCウイルス・リケッチア病部門長のブライアン・マーヒーから届いたメールでは、 ニパとマールブルグの２つが重なったために人手不足だと嘆いていました。
    　世界最高の安全性が確保されたレベル４実験室がありながらCDCに頼っているだけ で、同じ東南アジアのマレーシアでのニパウイルス感染も傍観している現状は、な ん とかして打破しなければならないと痛感します。


Kazuya Yamanouchi（山内一也）


連続講座：人獣共通感染症へ