SARS-CoV-2はゆっくりと変異しています、それはいいことです

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SARS-CoV-2はゆっくりと変異しています、それはいいことです

(Fig.) アーティクル・イメージ　　COVID-19を引き起こすウイルス SARS-CoV-2のスパイク・タンパク質の3Dプリント－ -SARS-CoV-2ウイルス粒子の3Dプリントの前のもの。　スパイク・タンパク質(前)により、ウイルスはヒトの細胞に入り、感染することができます。　ウイルスのモデル(後)では、ウイルスの表面(青)が、スパイク・タンパク質(赤)で覆われて、ウイルスがヒトの細胞に侵入して感染することを可能にします。クレジット：NIH

ウイルスは時間とともに進化し、生き残るために彼らの探求で、遺伝的変化または突然変異を経験しています。一部のウイルスは多くのバリエーションを生み出し、他はごくわずかです。幸いなことに、COVID-19の原因となる新型コロナウイルスのSARS-CoV-2は、後者の１つです。これは、それに対抗する効果的なワクチンを創ろうとする科学者達にとって朗報です。

「2019年後半に登場して以来、ウイルスは遺伝的変化(a)がとてもわずかです」と、ジョンズ・ホプキンス応用物理学研究所(Johns Hopkins Applied Physics Laboratory、APL)の分子生物学者(molecular biologist)で、ジョンズ・ホプキンス大学(JHU)工学博士候補者の、ピーター・ティーレン(Peter Thielen)氏は述べます。彼は、ホプキンス大学の研究コミュニティの他の分野の同僚とともに、その構成をよりよく理解するために、ウイルス(viral)のゲノム(b)のシーケンシング[配列の決定]を行ってきました。　「単一株のワクチンと治療法の設計は、急速に変化するウイルスよりも遙かに簡単です」。

(a) Mutation | MedicalXpress
(b) viral genome | MedicalXpress

SARS-CoV-2は12月に中国で最初に登場しました、急速に世界中に広がる前のことです。ほんわずかな数ヶ月で、世界中で640万人以上の人々が病気になり、38万人以上を殺しました。米国を含む多大な影響を受けた国々で、パンデミックはそれを阻止するために、封鎖、広範囲にわたる隔離(quarantines)[検疫]、社会的距離とマスク着用を含む、極度の鎮静(mitigation)施策(measures)[措置/法令/政令]を促しました－多くの専門家達が、すぐに完全に消えることはないと考えている制限です。

「ワクチンが手に入るまで、私達が本当に通常の状態に戻ることは不可能です」と、ホワイティング工学部(Whiting School of Engineering)の生物医学工学の助教授で、医学部のスチュアート・レイ(Stuart Ray)教授とともに、ホプキンスのウイルス・ゲノミクスの取り組みを主導しているウィンストン・ティンプ(Winston Timp)氏は述べます。「ウイルスの低い突然変異率はこれを意味します、成功するワクチンを生むことが可能であるべきです」と、彼は述べ、それはまた、この疾患の可能性のある治療法を開発する努力を後押しするかもしれません、と付け加えました。

コロナウイルス－何百ものウイルスがあり、そのほとんどが動物で発生しています－は、一般的に他の多くのウイルス(c)よりもゆっくりと変異します。例えばインフルエンザ(たとえばインフルエンザは急速に変異します)は急速に変異します、これが、インフルエンザ株(d)の変化に対抗して、人々が毎年予防接種(inoculated)をしなければならない理由です。

(c) Virus | MedicalXpress
(d) flu strains | MedicalXpress

研究者達が、ボルチモア(Baltimore)とワシントン(Washington)地域から調査したSARS-CoV-2サンプルからのデータは、世界の他の地域のものに類似しています。「これまでのところ、ウイルスが広がることで蓄積される遺伝的変化は、ウイルスのさまざまな株を発生していません」と、ティーレン氏は述べます。

これは重要です、何故ならば上出来のワクチン戦略は、広範囲の保護を提供するために、変異を説明しなければならないからです。「インフルエンザには、短期間で変化する、とても独特な方法がたくさんあります。そして、それはインフルエンザの季節ごとに、地域や地球全体のスケールでそうします」と、ティーレン氏は述べます。「SARS-CoV-2はこれまでのところほぼ逆です－それは、ゆっくりと変化していますし、ウイルスに対する既存の免疫はありませんから、それが住民全体に広がるときに変化するという進化的な圧力はありません」。

ティンプ氏は同意します。「インフルエンザに適したワクチンを作るのは難しいです、何故ならば毎年循環するさまざまな株があるからです」と、彼は述べます。「SARS-CoV-2では、一部の小さな変異がありますが、しかし、私達に次の疑いを導くものは何もありません。もしもここメリーランド州(Maryland)で免疫があり、他のどこにもそれがないとしたら」。

科学者達は、ウイルスの「スパイク(spike)」タンパク質に焦点を合わせています。人間の細胞(e)とドッキングし、侵入を可能にする部分です。「ウイルスが細胞に感染する能力を遮断するワクチンは大いに効果的です。それは、病気を引き起こしたり広げたりするために活発な感染を起こすウイルスの能力がないからです」と、ティーレン氏は述べます。「ヒト細胞の受容体(receptor)と直接接触するスパイク・タンパク質の、とても小さな領域があります。これらはワクチン開発者にとって最も見込みのあるターゲットです。現在まで、グローバルにシーケンスされた20,000を超えるサンプルのいずれかで、ウイルスのこれらの部分に変化は観測されていません。」

(e) human cells | MedicalXpress

ウイルスが複製するとき－細胞内でそのゲノムのコピーを作るとき－ポリメラーゼ(polymerase)と呼ばれる酵素(enzyme)を使用しています。一部のウイルスには、これらのとても正確なバージョンがある一方で、その他のHIVやインフルエンザなどにはありません、とティーレン氏は述べます。「コロナウイルスのポリメラーゼには、『プルーフリーディング活性(proofreading activity)』と呼ばれるものがあります、まさにそう聞こえるようです」と、彼は述べます。「ひとたびゲノムが複製されると、酵素はそれがした間違いを特定し、そしてそれらを修正します。しかしながら、時々それは依然として問題を起こしており、そして小さな変化が発生する可能性があります。」

ジョンズ・ホプキンス大学(JHU)の科学者達はこう言っています。彼らは、彼らが研究している現在のバージョンと、中国からの元のウイルス分離株との間に20ダース未満の突然変異を見ました、これはとても小さな数字です。「この意味は、ワクチンはおそらくそれら総てに対抗して効きます」と、ティンプ氏は述べます。

しかしながら、病気から回復したことか、またはワクチン接種によりそれが発生したかどうかは関係なく、このウイルスに対抗する免疫がどのくらい長持ちするのかは依然として不明です。

「最初のステップは、ウイルスを取り除くかまたはウイルスから保護するために、必要とされる免疫反応を理解することです」と、医学部の病理学(pathology)の助教授の、ヘバ・モスタファ(Heba Mostafa)氏は述べています。彼女は、APLの研究者にウイルスの素材を提供しているだけでく、彼女自身の研究室でウイルスのサンプルのシーケンスを行っています。彼女はまた、ジョンズ・ホプキンス大学(JHU)の微生物学者(microbiologist)、カレン・キャロル(Karen Carroll)氏とコロナウイルスのスクリーニング・テストを開発しました。「安定したウイルスでは、再感染する可能性は低くなります、もしくはそれほど攻撃的でないかもしれません。これは総て、特にワクチンの設計に役立ちます。」

特に住民の中で免疫力が増加するので、時間の経過とともに蓄積する突然変異を監視することが重要です、とティーレン氏は言います。そのためにも、APLの科学者達は、ジョンズ・ホプキンス大学(JHU)全体で大規模なグループの一部として、ウイルスのゲノムの多様性を特徴付けるために研究しており、そして、COVID-19研究対応計画(COVID-19 Research Response Program)という、多くの学問領域にわたる努力を通して情報を共有します。

APLに加え、このイニシアチブには次の参加者が含まれています。ジョンズ・ホプキンス病院(Johns Hopkins Hospital)、ブルームバーグ公衆衛生学校(Bloomberg School of Public Health)、ホワイティング工学部(Whiting School of Engineering)のコンピュータ科学科(Department of Computer Science)と生物医学工学科(Department of Biomedical Engineering)、これは工学部(engineering school)と医学部(School of Medicine)が共有しています。

研究者達はこう認識しています、ワクチンがあるまで、たいてい人々は安全だと感じません。ティーレン氏には、病気になったか、または愛する人を亡くした友人がいます。そして彼は、— 2人の幼い子供を含めて－ -保護する家族が家にいます。それにもかかわらず、これまでに創られたウイルスに関する証拠に基づいて、彼はワクチン(f)が手近に(forthcoming)[すぐ手助けしてくれる]になると信じています。