ウイルスは進化します。それが彼らの仕事です。これは、COVID-19 の背後にある SARS-CoV-2 のようなパンデミック ウイルスに特に当てはまります。人口に免疫がなく、伝染が広範囲に及んでいる場合、単純に短期間で多数のウイルスが複製されるため、ウイルスの変異が頻繁に現れると予想されます。そして、免疫のある個人の存在が増大していることは、これらの部分的に免疫のある集団でまだ伝染する可能性のあるウイルスが、元のバージョンよりも優先されることを意味します.案の定、それは私たちが目にしてきたものであり、ニュース報道が新しい亜種 (複数の変異を持ち、祖先とは異なるウイルス) や株 (元のウイルスとは異なる振る舞いをすることが確認されている亜種) の出現を警告しているためです。 /P>
明確にするために、突然変異はウイルスが複製するときに発生するランダムなエラーです。アデニン、シトシン、グアニン、ウラシルに基づく RNA ゲノムを持つ SARS-CoV-2 の場合、時々ミスが発生します。おそらく、アデニンがウラシル (塩基対のいずれかでも発生する可能性がある置換変異) と交換されるか、1 つまたは複数の塩基が挿入または削除される可能性があります。突然変異が RNA 配列のその部分によってコードされるタンパク質を実際に変更する場合、それは非同義突然変異と呼ばれます。タンパク質の変化をもたらさない突然変異は、同義またはサイレント突然変異と呼ばれます。
幸いなことに、コロナウイルスの突然変異率は、ウイルスの校正能力により、複製ミスの修正を可能にするため、一般的に比較的遅い.通常、SARS-CoV-2 は、そのゲノムの 30,000 塩基対の中で 1 か月に 2 つの変異しか蓄積しません。これはインフルエンザウイルスの半分であり、HIV の 4 分の 1 です。しかし、これまでに 1 億人以上が感染しているため、非同義変異は避けられません。より大きな問題は、どの突然変異が実際にウイルスに十分な利点をもたらし、人口全体への拡散を増加させるかを決定することです.
幸いなことに、現時点では、最も差し迫った質問のいくつかに答える知識があります.
SARS-CoV-2 ウイルスのさまざまな株が出現し始めたのはいつですか?
私たちが最初に知った突然変異は、2020 年 3 月に最初に報告された D614G 突然変異でした。突然変異がタンパク質配列の変化を引き起こす場合、その名前は祖先のアミノ酸、その位置、そして新しいアミノ酸を指します。この変異により、ウイルススパイクタンパク質の614番目のアミノ酸であるアスパラギン酸（略してD）がグリシン（G）に変化しました。スパイクタンパク質はウイルスが宿主細胞に結合できるようにするため、この変化は重要です。ここでの変異は、宿主受容体 (ACE2 と呼ばれる) により効率的に結合するのに役立つ可能性があります。
ただし、D614G がそうであるかどうかはまだ明らかではありません。この変異を記述した論文の著者は、この変異を持つバリアントの急速な拡散が、ウイルスの挙動の in vitro 分析とそれに感染した人々に関する臨床データと相まって、D614G がこれらのバリアントに選択的な利点を提供したことを示唆し、変異はしたがって広がっていた。他の人々は納得せず、D614G変異が優勢であることの別の理論的根拠を示唆した.中国からヨーロッパ（特にイタリア）、そして米国への流行の地理的焦点のシフト.中国では、アスパラギン酸を含むウイルスの元のバージョン(D) 614番目の位置で、最も普及していました。ヨーロッパでは、その後米国では、グリシンを含む新しいものでした. D614G 突然変異を含む追加の輸出症例により、このバリアントは単に運または「創始者効果」により主要な系統になった可能性があります。 .まだわかりません。
2020 年 9 月以降、他の多くの SARS-CoV-2 変異が世界中で確認されています。現在集団内で出回っている変異体のいくつかは、伝染率、致死率、またはその両方が改善されており、古い変異体よりも進化的に適合しているように見えます。ウイルスがほぼすべての場所に広がった今、新しい亜種が人口を追い越すのを見ると、それは創始者効果よりも選択 (適応度の向上) が原因である可能性がはるかに高くなります。これは、変異体の多くが収束進化の兆候を示しているという事実によって裏付けられています。ウイルスは、伝染性を高める同じ突然変異に独立して到達し、既存の株よりも進化的に有利になっています.
注目すべき株は?
最もよく知られているのは、おそらくバリアント B.1.1.7 で、2020 年 9 月に英国で最初に検出されました。ここでの名前は、Pango リネージュと呼ばれるシステムに由来します。A と B は初期のリネージを表し、文字の後の数字はそれらの血統からの枝。 B.1.1.7 には、野生型の祖先と区別する 23 の突然変異が含まれています。研究によると、変異型は 35% ～ 45% 伝染性が高く、少なくとも 8 回は海外旅行を通じて米国に持ち込まれた可能性が高いことが示唆されています。致死率ではなく、感染の増加がこの亜種の特徴であるように思われますが、あるグループは、B.1.1.7 が死亡リスクの増加にも関連している可能性があると報告しています。
一方、2020 年 12 月には、B.1.351 と呼ばれる別の亜種が南アフリカで最初に特定され、その後すぐに P.1 と呼ばれる亜種がブラジルのマナウスで発見されました。 (マナウスは 4 月にすでに大きな打撃を受けており、当局は集団免疫に達したと考えていました。) これらの亜種は両方とも、ウイルスを捕まえやすくしているようです。
それらはすべて、確立された系統よりも伝達の利点があるように見えるため、これらの亜種が広がり続ける可能性があります.最近の研究では、B.1.1.7 バリアントが主要な系統となり、3 月中旬に米国で確認された症例の半分以上を占める可能性があると予測されました。
これらの亜種は元のウイルスとどう違うのですか?
D614G と同様に、多くの変異にはスパイクタンパク質の変化が含まれます。 B.1.1.7 の重要な変異は N501Y と呼ばれ、スパイクタンパク質に沿った 501 番目の位置でアスパラギン (N) という名前のアミノ酸の残基をチロシン (Y) という名前のアミノ酸に変更します。これがウイルスの伝染性を高める正確な理由はまだわかっていません。おそらく、宿主細胞へのより良い結合、呼吸器系におけるウイルス量の増加、ウイルス複製の改善、これらの組み合わせ、またはまったく別の何かが可能になります.これを解明するための実験は、世界中の研究室で進行中です。
B.1.351 と P.1 には N501Y 変異と E484K と呼ばれる別の変異があり、スパイクタンパク質の位置 484 でグルタミン酸 (E) をリジン (K) に切り替えます。媒介免疫:体の抗体がスパイクタンパク質に結合しにくくなり、ウイルスが細胞に侵入するのを防ぎます。
これらの特定の変更に加えて、B.1.351 および P.1 系統には、それぞれ約 20 の追加の固有の変異もあります。両方の亜種が実際に免疫を逃れる点で古いウイルスよりも優れている場合、これがマナウスの 2 番目の急増の一部を説明する可能性があり、以前に感染した個人がこれらの亜種による再感染のリスクにさらされる可能性があります。実際、ブラジルでのいくつかの症例報告では、E484K 変異を含むバリアントによるそのような再感染がすでに記録されています。
ワクチンはこれらの亜種に対してまだ効果がありますか?
はい、しかしおそらくそれほど効果的ではありません。
Moderna と Pfizer-BioNTech ワクチンの開発者は、最近の論文の中で、ワクチン接種を受けた個人からの抗体が、変異型の SARS-CoV-2 スパイクタンパク質を含むウイルスを細胞培養で中和する (複製を防ぐ) かどうかを調べました。抗体は、B.1.1.7 変異を持つウイルスに対しては十分に機能しましたが、B.1.351 変異が導入されると中和が減少しました。ただし、両社は、ワクチンがこの亜種に対してもうまく機能すると予想しています。防御抗体のレベルが低くても、感染を防ぐには十分であると考えられています。 Novavax と Johnson &Johnson のワクチンは、まだ米国では利用できませんが、試験では B.1.351 と P.1 バリアントに対して効果が低いように見えました.
将来的には、新しい亜種に合わせたブースターが必要になる可能性があり、その多くはすでに開発中です。
ウイルスのこれらの新しいバージョンはどこから来たのですか?
わかりません。英国の B.1.1.7 株については、この株が以前の優性株から進化し、時間の経過とともに段階的なパターンでゆっくりと突然変異を蓄積したことを示す明確な「中間」ウイルス変異体はないようです。
代わりに、科学者は、長引く感染症に苦しんでいる既知の個人で発生した可能性がある、大規模な進化的飛躍があった可能性があると考え始めています. 2020 年 12 月の症例報告では、重度の免疫不全の男性の SARS-CoV-2 感染について説明しています。時間が経つにつれて、科学者たちは、おそらく彼の免疫システムがウイルスを抑制できなくなったため、彼が保有していたウイルスの集団が「加速されたウイルス進化」を遂げたことを発見しました.特定の変異を調べたところ、医師は N501Y と E484K の両方を発見しました。これは、同じ時期に出現した B.1.351 と P.1 の変異体の一部でもありましたが、男性自身はどちらの変異体も持っていませんでした。
このプロセスが世界中で何度も繰り返されていると想像してみてください。適切な人物と適切な設定で 1 つのバリアントが複製されれば、離陸して人口に広がります。
これらの亜種を見つけて阻止するために、米国では何をしていますか?
私たちがする必要があるほどではありませんが、私たちが行っていた以上のものです。 2021 年 2 月 7 日の時点で、米国はウイルス分離株の配列決定に関して世界で 36 位にランクされており、確認された症例のわずか 0.36% のゲノム解析を実施しています。比較のために、英国はその症例の約 10%、デンマークは 50% を配列決定します。バイデン政権は配列決定の目標を劇的に引き上げ、ウイルス配列決定のための追加資金を割り当てました。
それらを止めることに関する限り、マスクを着用し、社会的距離を維持し、家にいて、手を洗うなど、私たちがずっとやってきたことを続けなければなりません.また、ワクチンが入手可能になり次第、ワクチン接種を追加することもできます。これは、少なくとも B.1.351 および P.1 バリアントがそうであるように、バリアントがワクチンの有効性をいくらか低下させたとしても重要です。深刻な病気から保護します。
基本的な公衆衛生上の介入に従い、ワクチン接種を受けることで、亜種の影響を受けやすい宿主を減らし、その複製を停止します。ウイルスが有益な突然変異に遭遇すると、宝くじに当選したかのようになります。ウイルス学者の Angela Rasmussen が示唆するように、「チケットの販売をやめる」必要があります。
