抗体価はどう変わるか〜記憶細胞と二次応答〜How Antibody Titer Changes: Memory Cells and the Secondary Response

1予想しよう（触る前に）Predict (before you touch anything)

1. 同じ抗原が2回目に体内に入ったとき、抗体価のグラフは1回目と比べてどうなると思いますか。上がり始めるまでの時間、最高値、続く期間の3点で予想しよう。When the same antigen enters the body a second time, how do you think the antibody titer graph will compare with the first time? Predict three things: the time until it starts rising, the highest value, and how long it lasts.💡 1回目の応答が終わったあとも、体内に何が残っているかを考えよう。Think about what remains in the body after the first response is over.
2. 2回目に入ってきた抗原の表面の形（エピトープ）が変わっていたら、1回目にできた抗体は結合できると思いますか。If the surface shape (epitope) of the antigen has changed by the second time, do you think the antibodies made the first time can still bind to it?💡 抗体と抗原の結合は「鍵と鍵穴」にたとえられます。Antibody–antigen binding is often compared to a lock and key.

2動かしてみようTry it

1. 初期設定（初回抗原量 60%、再曝露日 25日目、変異率 0%）のまま再生し、左の体内ビューで、6種類のB細胞のうち抗原の形に合う1種類だけが光って増え、形質細胞が出したY字形の抗体が抗原に結合して「除去」される様子を観察する。Play with the default settings (Antigen dose 60%, Re-exposure: day 25, Mutation rate 0%). In the body view on the left, watch how only one of the six B cell types, the one that fits the antigen's shape, glows and multiplies, and how Y-shaped antibodies released by plasma cells bind to antigens until they are "Removed".
2. 右のグラフで、初回曝露と再曝露（25日目）のあとの抗体価の上がり方と、下の「記憶細胞」の個数を見比べる。On the graph on the right, compare how the antibody titer rises after the first exposure and after the re-exposure (day 25), and watch the number of "Memory cells" in the body view.
3. 「一次と二次を比較」を押し、2本の折れ線とグラフ上部のラグ・ピーク・持続の値を読み取る。Press "Compare 1st & 2nd" and read the two curves along with the lag, peak and duration values at the top of the graph.
4. 比較画面のまま「初回抗原量」を 10% と 100% にして、一次・二次の値と記憶細胞の数（下の表示「一次で形成 ○個」）がどう変わるか確かめる。Still in the comparison view, set "Antigen dose" to 10% and then 100%, and see how the 1st and 2nd values and the number of memory cells ("… formed in primary" in the status line) change.
5. 「初回抗原量」を 60% に戻し、「変異率」を 50%、100% に上げて比較値を読み、さらに「比較を閉じる」で再生して、オレンジの変異型抗原に青い抗体が付かない（赤い×が出る）様子を見る。Return "Antigen dose" to 60%, raise "Mutation rate" to 50% and 100% and read the comparison values, then press "Close comparison", play it, and watch blue antibodies fail to attach to the orange mutant antigens (a red × appears).

3確かめようCheck

1. 初期設定で、一次応答と二次応答のラグ・ピーク・持続はいくつでしたか。With the default settings, what were the lag, peak and duration of the primary and secondary responses?→ 一次はラグ約5.1日・ピーク34・持続8日、二次はラグ約1.9日・ピーク152・持続57日。最大産生速度も一次11に対し二次80（/日）で、二次応答は速く、高く、長い。Primary: lag about 5.1 days, peak 34, lasting 8 days. Secondary: lag about 1.9 days, peak 152, lasting 57 days. The maximum production rate was 11 for the primary vs 80 (per day) for the secondary, so the secondary response is faster, higher and longer.
2. 初回抗原では、6種類のB細胞のうちどれが増えましたか。After the first exposure, which of the six B cell types multiplied?→ 受容体のくぼみが抗原の三角形の突起（エピトープ）とぴったり合う1種類だけが黄色く光って増殖し、ほかの形のB細胞は増えなかった（クローン選択）。Only the one type whose receptor notch exactly fits the antigen's triangular bump (epitope) glowed yellow and multiplied; B cells with other shapes did not (clonal selection).
3. 初回抗原量を 10% と 100% にすると、一次で形成される記憶細胞の数と二次応答はどう変わりましたか。When Antigen dose was set to 10% and to 100%, how did the number of memory cells formed in the primary response and the secondary response change?→ 10%では記憶細胞6個で、一次はラグ7.0日・ピーク14、二次はラグ3.0日・ピーク88。100%では記憶細胞20個で、一次はラグ3.5日・ピーク50、二次はラグ1.0日・ピーク200。記憶細胞が多いほど二次応答は速く高くなった。At 10%, 6 memory cells formed; the primary had a lag of 7.0 days and peak 14, and the secondary a lag of 3.0 days and peak 88. At 100%, 20 memory cells formed; the primary had a lag of 3.5 days and peak 50, and the secondary a lag of 1.0 day and peak 200. The more memory cells, the faster and higher the secondary response.
4. 変異率を 50%、100% にすると、二次応答はどうなりましたか。What happened to the secondary response when Mutation rate was set to 50% and 100%?→ 50%ではピークが77に下がり持続43日に短くなった。100%ではラグ5.1日・ピーク34・持続8日と一次応答と同じになった。変異型抗原には既存の抗体が結合できず（赤い×）、別のB細胞が新たに選ばれて一からの応答になる。At 50%, the peak fell to 77 and the duration shortened to 43 days. At 100%, it became lag 5.1 days, peak 34, lasting 8 days, the same as the primary response. Existing antibodies cannot bind the mutant antigen (red ×), so a different B cell is newly selected and the response starts from scratch.

4考えようThink further

1. ワクチンを2回以上接種することが多いのはなぜでしょうか。このシミュレーションの結果を使って説明しよう。Why are vaccines often given in two or more doses? Explain using the results of this simulation.→ 1回目の接種で抗原に合うB細胞が選ばれ、記憶細胞ができる。2回目の接種では記憶細胞がすばやく形質細胞になり、一次よりはるかに高く長く続く抗体価が得られる。こうして本物の病原体が入ったときにすぐ排除できる状態をつくる。The first dose selects B cells that fit the antigen and creates memory cells. At the second dose, the memory cells quickly become plasma cells, giving a much higher and longer-lasting antibody titer than the primary response. This prepares the body to remove the real pathogen quickly when it enters.
2. インフルエンザのワクチンを毎年打ち直す必要があるのはなぜでしょうか。Why do people need a new flu vaccine every year?→ インフルエンザウイルスは表面の形（エピトープ）が変わりやすい。変異率を上げたときのように、形が変わると以前の抗体や記憶細胞が合わなくなり、二次応答が弱くなる（変異率100%では一次と同じになる）。そのため流行する型に合わせたワクチンが必要になる。The influenza virus changes its surface shape (epitope) easily. As seen when the mutation rate was raised, a changed shape no longer fits old antibodies and memory cells, so the secondary response weakens (at 100% mutation it is the same as a primary response). So a vaccine matched to the currently circulating strain is needed.

よくある誤解Common misconceptions

• 「抗原が入るとすべてのB細胞が一斉に増える」という誤解。実際には、受容体の形が抗原に合うB細胞だけが選ばれて増える（クローン選択）。"When an antigen enters, all B cells multiply at once." In fact, only B cells whose receptor shape fits the antigen are selected and multiply (clonal selection).
• 「免疫記憶とは、抗体が体内にずっと残り続けることだ」という誤解。一次応答の抗体は数週間で検出レベル以下に減る。長く残るのは記憶細胞で、再曝露のときに速く大量の抗体をつくる。"Immune memory means antibodies stay in the body forever." Antibodies from the primary response drop below the detection level within weeks. What lasts is memory cells, which make lots of antibody quickly on re-exposure.

用語（日本語 / English）Key terms (Japanese / English)