ノーベル委員会は、新型コロナウイルス感染症のパンデミックに対するタイムリーなワクチン対応を可能にしたmRNAワクチン技術開発における先駆的な業績を評価され、2023年のノーベル生理学・医学賞をカタリン・カリコ氏とドリュー・ワイズマン氏に授与した。 SARS-CoV-2 ウイルスに対するワクチンは、パンデミックの蔓延を抑制し、使用開始からわずか 1 年で 1,440 万人から 1,980 万人の命を救ったと信じられています。 mRNA ワクチンはその達成に大きな役割を果たしました。
何十年にもわたって、世界中の科学者が医学における mRNA (メッセンジャー RNA) の使用を追求してきました。細胞は自然に、タンパク質を作るための指示として、遺伝的 DNA に基づく mRNA を使用します。研究者らは、研究室で新しい mRNA 配列（たとえば、ウイルスタンパク質をコードする配列）を作成し、それらの mRNA 分子を細胞に導入するためのツールを開発することを目指しました。次に、細胞はこれらの mRNA 配列をウイルスタンパク質に翻訳し、それによって免疫系に警告を発し、ウイルスに対する防御を開始します。実際、mRNA ワクチンは、ウイルスの攻撃者を撃退する戦略として、細胞をウイルスタンパク質の工場に変えます。
しかし、mRNA を使用して免疫応答を引き起こす最初の試みは、細胞が導入された mRNA 分子を侵入者として認識しすぎて破壊してしまうため、失敗しました。
2005年、ペンシルバニア大学で共同研究していたカリコとワイズマンは、mRNA分子のヌクレオチド配列をわずかに調整することで細胞免疫監視をすり抜け、大規模な炎症反応の誘発を回避できる方法を発見した。彼らは2008年と2010年に、修飾されたmRNA分子が高レベルのタンパク質を生成できることを示した。これらの画期的な進歩により、mRNA テクノロジーは安全で効果的なワクチンの作成に使用できるようになりました。
15 年以内に、その手法は世界的な舞台で証明されました。新型コロナウイルス感染症（Covid-19）のパンデミックが最初に世界中で発生してからわずか1年後の2021年初頭までに、複数の製薬会社がカリコ氏とワイズマン氏のmRNAツールを使用してウイルスに対するワクチンを展開した。パンデミックはワクチンの概念実証として機能し、ワクチンの成功により世界がパンデミックの最も致命的な段階から抜け出すことができました。
ノーベル委員会の委員であるリッカード・サンドバーグ氏は今朝の発表で、カリコ氏とワイズマン氏の発見は「mRNAが免疫系とどのように相互作用するかについての我々の理解を根本的に変え、最近の新型コロナウイルス感染症パンデミックの最中に我々の社会に大きな影響を与えた」と述べた。従来型と mRNA の両方のワクチンは、「何百万もの命を救い、重度の新型コロナウイルス感染症を予防し、全体的な病気の負担を軽減し、社会の再開を可能にしました。」
mRNA とは何ですか?
メッセンジャー RNA は、細胞がタンパク質を作るための指示として使用する遺伝コードの一本鎖です。これらの mRNA 分子は細胞本来のものであり、日常の細胞機能の重要な部分です。mRNA 分子は、転写された DNA 配列を保護された核から細胞質に運び、そこでリボソームと呼ばれる細胞小器官によってタンパク質に翻訳されるメッセンジャーです。リボソームは鎖を読み取り、遺伝子文字のグループをアミノ酸の配列に翻訳します。結果として得られるアミノ酸の長い文字列は、適切なタンパク質に折り畳まれます。
mRNA Covid-19 ワクチンはどのように作用しますか?
科学者たちは、細胞がこれまで見たことのないウイルスを認識するのに役立つタンパク質など、新しいタンパク質を形成するための mRNA コードを書く方法を学びました。ノーベル賞受賞者らが開発した mRNA 技術は、細胞のタンパク質生成機構を借用し、細胞がウイルス タンパク質の生成を誘導し、後で特定のウイルスに遭遇した場合にそれを認識するよう免疫系を刺激します。
mRNA要素は、脂質ナノ粒子カプセル内の細胞に密輸されると、ウイルスの外表面にあるSARS-CoV-2の「スパイク」タンパク質を作るためのレシピを提供する。その後、細胞はそれらの指示を使用して、あたかも本物のウイルスに感染したかのようにスパイクタンパク質を生成します。これは免疫の練習ラウンドのようなものです。mRNA は、実際の SARS-CoV-2 スパイクタンパク質を認識するように免疫システムを刺激します。そのため、後で人がウイルスにさらされた場合、免疫システムはウイルスと戦うための反応を開始する方法をすぐに「記憶」します。
メリル・シャーマン/クアンタ・ マガジン
ワクチンの成功につながった画期的な出来事は何でしたか?
2000 年代初頭、mRNA 技術に対する大きな障害は、mRNA 技術が細胞内で重大な炎症反応を引き起こすことでした。細胞は導入されたmRNAを異物として認識し、それを排除しようとし、細胞防御システムを過剰作動させます。カリコとワイズマンは、細胞が自身のネイティブな mRNA を変更することが多いことに気づき、導入する mRNA の遺伝暗号もわずかに調整したらどうなるかを確認することにしました。
2005年に発表された画期的な発見では、炎症反応がほぼ消失したと報告されました。その後の数年間で、彼らは、そのような微調整により、細胞が mRNA 配列に基づいて生成できるタンパク質の数も大幅に増加できることを示しました。
mRNA ワクチンはパンデミックの前に病気と戦うために使用されていましたか?
多くの企業や研究者は、パンデミックの前に、ジカ熱や SARS-CoV-2 に類似した MERS-CoV などのウイルスと戦うための mRNA ワクチンの可能性をテストしました。しかし、新型コロナウイルス感染症（Covid-19）のパンデミックが勃発した2020年の時点では、どのワクチンも公的使用が承認されていなかった。パンデミック中に mRNA ワクチンの導入が成功したことは、この技術の概念が証明され、他の病気の予防や治療への使用を奨励するための出発点となりました。
従来のワクチンと比較した mRNA ワクチンの利点は何ですか?
mRNA ワクチンの有望な点は、簡単かつ迅速に開発できることです。通常、科学者が従来のワクチンを作成してテストするには、さらに多くの時間がかかります（何年にもわたる）。これらのワクチンは、多くの場合、本物のウイルスを弱めたもの、または変性したものです。また、従来のワクチンが開発された後でも、科学者は、数百万人または数十億人に予防接種を与えるために必要な大量のワクチンを生産する前に、研究室で大量のウイルスやタンパク質を増殖させる方法を学ぶという 2 番目のハードルをクリアする必要があります。
2020年、SARS-CoV-2スパイクタンパク質の構造と遺伝コードが発表されるとすぐに、研究者たちは研究に着手した。製薬大手ファイザーとモデルナは数カ月以内に、mRNA技術を利用してウイルスに対する免疫を与えるワクチンを開発した。彼らは、mRNA ワクチンを迅速に大量生産し、ワクチンが安全で効果的であることを証明する臨床試験を主導し、2021 年春までに最初のジャブを一般に投与することができました。これが可能となったのは、大量規模でウイルスを増殖させるための新しい方法を開発する必要がなく、mRNA ツールを使用してさまざまなタンパク質を生成できるためです。
mRNA ワクチンは現在どのように使用されますか?
サンドバーグ氏がノーベル賞発表の発言で述べたように、「新型コロナウイルスに対するmRNAワクチンの成功は、mRNAベースの技術への関心に多大な影響を与えた」。 mRNA テクノロジーは現在、治療用タンパク質送達システムやがん治療法、さらには他の感染症に対するワクチンの開発にも使用されています。
