1つの抗体が構造的に類似した複数のエピトープを認識する能力は、潜在的に脅威となりうる多くの病原体に対して宿主が効率的に防御することを可能にする重要な免疫防御戦略です。しかし、交差反応性は、関連するアレルゲンに対してアレルギー症状を引き起こすこともあります。癌をはじめとする様々な疾患の治療法として抗体の開発が盛んに行われていることから、交差反応性の原理を理解することはますます重要になっています。
抗体は、病原体やその他の異物の表面にある特定の構造に結合することで、免疫反応を起こします。定義としては、抗体が結合し、その後、免疫反応を引き起こすものを抗原と呼びます。多くの場合、抗原はウイルス、細菌、真菌、原生生物などの表面に存在するタンパク質です。抗体が認識するアミノ酸の特異的な配列をエピトープと呼びます。ほとんどのエピトープは5～6個のアミノ酸の長さしかないです。そのため、1つの抗原が複数の異なるエピトープを示すこともあります。交差反応は、2つの異なるエピトープが構造的に類似しており、同じ抗体によって認識される場合に起こります。
抗体の交差反応性の大きな利点は、関連する病原体に対する交差防御免疫を提供することです。循環している抗体が、以前に遭遇したことのあるウイルスや細菌の病原体を認識すると、迅速な免疫反応を起こし、その病原体を標的にして破壊します。このプロセスは免疫学的記憶と呼ばれます。交差反応性とは、同じ抗体が、近縁の、しかし以前に遭遇したことのない抗原を認識し、同様に強力な免疫反応を引き起こすことを意味します。このようにして、特異性の低い抗体は、病原体の抗原的変化にもかかわらず、広い範囲の免疫を提供します。
アレルギーは、食物、植物、動物などの良性の抗原を、抗体が病原体として認識し、それに対して不適切な免疫反応を起こすことで起こります。アレルギーの場合、抗原はアレルゲンと呼ばれます。抗体の交差反応は、残念ながら、アレルギー体質の人が反応するアレルゲンの数を増やしています。最初のアレルギー反応は、特定のアレルゲン（例えば、クルミ）に対して引き起こされましたが、交差反応性により、免疫系は、構造的に類似した別のアレルゲン（例えば、ペカン）に対しても作用するようになります。これらのアレルゲンは、エビとロブスターのように性質が似ている場合もあれば、バナナとラテックスのように無関係な場合もあります。しかし、これらのアレルゲンは、構造的に類似したエピトープを提示するため、同じ抗体によって媒介される免疫反応を誘発します。
エボラ出血熱は、エボラウイルスによって引き起こされる、しばしば死に至る病気です。6種類のエボラウイルスのうち、4種類がヒトに対する病原性を持っています。このウイルスは、体液の感染によって容易に広がり、局所的な大流行を引き起こします。近年になって、エボラウイルスのザイール株に対するワクチンが開発された。このワクチンは、2018年にコンゴ民主共和国で発生したエボラ出血熱の急性流行において、医療従事者を保護することに成功しました。このワクチンは、安全性を実証するために追加の試験を受ける必要があるが、病気を引き起こすエボラウイルスのザイール株を予防するための候補として期待されています。
その一方で、研究者たちはエボラウイルスに対する広範な免疫を付与する抗体の特定を続けています。この目的のために、科学者たちはエボラ出血熱の生存者からヒトの抗体を採取し、特性を調べた。その結果、エボラウイルスの複数の種に対して交差反応を示す2つの抗体を発見しました。この発見は、エボラウイルスに対する広範なワクチンの開発につながる可能性があります。
