英国株より恐ろしい：南アフリカのコロナウイルス変異株は抗体攻撃を大幅に回避できる

現在、新型コロナウイルスには、英国、南アフリカ、ブラジルの3つの異なる変異株が主に存在します。既存の新型コロナウイルスワクチンが新たな変異株に対して有効かどうかが、世界の防疫・制御情勢の行方を左右することになるだろう。体外実験では既存のワクチンが英国型変異株に対して有効であることが示されているが、人体における有効性はまだ分かっていない。しかし今週、南アフリカの変異株に関するプレプリント論文が憂慮すべきニュースをもたらし、科学者たちの注目を集めた。

イドボン、シー・ジュン著

原題：「英国株より恐ろしい：南アフリカの新型コロナウイルス変異株は抗体攻撃を大幅に回避でき、新型コロナウイルスワクチンは更新が必要になるかもしれない丨117 三人」

2020年の最終日に、世界保健機関（WHO）は疾病発生ニュース[1]を発表し、広く注目と議論を集めている4つの新しいコロナウイルス変異株、すなわちD614G変異株、コロナウイルスB.1.1.7の英国変異株、コロナウイルス501Y.V2の南アフリカ変異株、およびデンマークミンク変異株について言及しました。

このうちD614G変異株は2020年2月下旬に早くも世界中に広がり、欧米で流行している新型コロナウイルスの主流株となった。 2020年6月に出現した新型コロナウイルスはミンクを介してヒトに再感染したが、感染例は比較的少なく、9月以降はヒトでの感染は見つかっていない[2]。

新型コロナウイルスの最新変異株は、ブラジルのアマゾン州で採取されたウイルスサンプルに由来する。 2021年1月14日、研究者らはスパイクタンパク質[3]を含む複数の変異を発見し、それをP.1変異体と名付けました。その後、日本、韓国などでP.1変異株の感染例が初めて確認された[4]。現在、P.1 変異体に関する研究はまだ進行中です。

現在、メディアで最も多く報道されているのは、英国のコロナウイルス変異株B.1.1.7です。 2020年9月21日、英国は初めて変異したコロナウイルス株を発見した。 11月から12月にかけて、この変異株は英国で急速に広がり、英国で最も一般的な株となった。 12月19日、英国のボリス・ジョンソン首相は、新たな変異ウイルスB.1.1.7はこれまで発見されたウイルスよりも70％も感染力が強い可能性があると述べ[5]、ロンドンなどの地域で新たな第4レベルの厳格な防疫措置を実施した。世界40カ国以上が英国への渡航禁止措置を課している。しかし、これらすべてをもってしてもウイルスの拡散を防ぐことはできません。 2021年1月20日、北京市大興で英国由来のB.1.1.7変異株によるウイルスの症例2件が発見され、中国国内の予防・制御状況はさらに深刻化した[6]。

既存のCOVID-19ワクチンは英国からの変異株に抵抗できるか？ 1月7日と1月19日、ファイザーの研究者らは生物学プレプリントウェブサイトbioRxiv [7, 8]に最新の研究データを公開し、同社のmRNAワクチンが依然として英国のB.1.1.7変異株を中和できることを示した。

しかし、実際に最も心配なのは南アフリカの変異株だ。

2020年12月初旬、南アフリカ政府は新型コロナウイルスの新しい変異株501.V2（別名501Y.V2）を世界に向けて発表した。この変異は英国変異株と同じで、スパイクタンパク質上に存在し、K417N、E484k、N501Yの3つの主な変異があります[9]。予備調査によると、501.V2変異株はウイルス量が多く、拡散速度が速く、感染力が強いことが分かっています。 2020年12月29日の欧州疾病予防管理センター迅速リスク評価（ECDC迅速リスク評価）報告書によると、501Y.V2株は2020年8月初旬に初めて出現し、11月初旬までに南アフリカで主要なウイルス株となり、その後イギリスやその他の国でも出現した。昨年12月末時点で、501Y.V2株は南アフリカにおける感染者数の80％以上を占めていた[10]。

新型コロナウイルス変異株501Y.V2の3D構造図[2]については、「Fanpu」公開アカウントで閲覧できます。

1月19日、南アフリカ国立感染症研究所（NICD）の研究者であるウィブマー氏らは、「SARS-CoV-2 501Y.V2は南アフリカのCOVID-19ドナー血漿による中和を回避」と題するプレプリント論文をbioRxiv[11]に発表した。論文では、南アフリカで出現した新たなコロナウイルス変異株501Y.V2は、関連する3種類のモノクローナル抗体による攻撃を大幅に回避できると述べられている。さらに悪いことに、回復した患者の血清中の中和抗体も、変異株に対する効果が大幅に低下している。研究データによると、新型コロナウイルスの南アフリカ変異株は人々に「再感染」する可能性があり、現在のスパイクタンパク質ベースのワクチンは効果がなく、有効性が低下する可能性があるという。

論文がオンラインで公開されるとすぐに注目を集めました。米国のフレッド・ハッチンソンがん研究センターの著名なウイルス研究専門家であるトレバー・ベッドフォードは、この研究結果について議論するためにTwitterに10回連続でツイートを投稿した[12]。

ベッドフォード氏は、データの影響をより明確にするために、プレプリントのデータを再プロットしました。下の図では、各線は回復した患者の血清を表しています。左側の青い点は血清中の野生型新型コロナウイルスに対する中和抗体価（Y軸データ）、右側の青い点は血清中の501Y.V2変異ウイルスに対する中和抗体価です。力価値は対数データであることに注意してください。

研究で使用された回収血清サンプルのすべてにおいて、501Y.V2 変異体に対する中和力価が低下したことは明らかです。直感的な例を挙げると、中和抗体の力価が 2 倍減少した場合、同じ量のウイルスを中和するには回復期血清が 2 倍必要になることを意味します。

下の図は、501Y.V2 変異体に対する 44 サンプルの血清の中和力価の低下の分布図です。図からわかるように、野生型ウイルス株に対する中和抗体価と比較すると、回復期血清によって産生された 501Y.V2 変異体に対する抗体価は平均 8 倍減少しました。具体的には、サンプルごとに、減少しなかったサンプルもあれば、64 倍も減少したサンプルもありました。

削減倍数のこれらの特定の値の意味は何ですか?

インフルエンザワクチンを例に挙げてみましょう。インフルエンザウイルスの変異により、変異株に対する既存のインフルエンザワクチンの中和抗体価が8分の1に低下した場合、WHOは新たなインフルエンザワクチンの製造を推奨することになる。もちろん、新型コロナウイルスはインフルエンザウイルスとは異なり、中和結果を直接比較することはできないかもしれませんが、新型コロナウイルスワクチンを更新する必要があるかどうかの境界はこの値あたりになるだろうと推測できます。つまり、新型コロナウイルスワクチンも季節ごとに更新する必要があるかもしれない。

これは、変異株のスパイクタンパク質の変異に適応するために、ワクチン抗原に何らかの変更を加える必要があることを意味している可能性があります。既存のデータから判断すると、mRNAワクチンは非常に良い選択であり、抗原を修正することができます。一方で、強力な免疫反応を引き起こす可能性があります。一方、初期中和効果は高く（mRNAワクチンの有効性は95％と高い）、初期中和効果が低いワクチンよりも常に還元効果が優れています（還元後は効果がさらに低くなります）。さらに、抗原の単一の変異は、通常、誘発されるポリクローナル免疫応答にほとんど影響を与えません。 mRNAワクチンは強力な免疫反応を引き起こす可能性があるため、ワクチンが大幅に改良されない限り、ワクチンの有効性が大幅に低下することはないはずです。

このプレプリント論文では、中和抗体の力価のみを調査しました。現時点では、中和抗体価とワクチン防御との直接的な相関関係はわかっていません。つまり、中和抗体の効果が弱まるということは、必ずしも人体に対する防御効果も弱まるということなのでしょうか?まだ結論が出ていません。

今のところ、501Y.V2 変異株は主に南アフリカに限定されていますが、今後数か月でこの変異株 (または他の変異株) がさらに広範囲に拡散する可能性があります。

さらなる研究でこのプレプリントの調査結果が確認されれば、季節性インフルエンザのデータに基づいて、2021 年秋までに、新しい変異体に適応するために既存のワクチン設計を変更する必要がある可能性があります。

参考文献

[1] https://www.who.int/csr/don/31-december-2020-sars-cov2-variants/en/

[2] https://sarscov2.sinica.edu.tw/doc/20210109.html

[3] https://time.com/5931366/brazil-new-covid-19-strain/

[4] https://www.yicai.com/news/100918138.html

[5] https://www.bbc.com/news/health-55388846

[6] http://www.xinhuanet.com/2021-01/20/c_1127005868.htm

[7] https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.01.07.425740v1

[8] https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.01.18.426984v1