新型コロナウイルスに対するワクチンの現状

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皆さんこんにちは。新型コロナウイルスに対するワクチンが世界中で製造、開発されており、日本でもワクチン接種が始まっています。私は全く畑違いの分野におりますが、ワクチンが効く理由や種類を簡単にまとめてみたいと思います。
我々の体には免疫という仕組みが備わっています。免疫は極めて巧妙かつ複雑な仕組みです。この仕組みを利用してウイルス等の病原体に感染しない、あるいは発症を抑え、重症化を防ぐのがワクチンです。
免疫には、どのような病原体に対しても一様に作用する自然免疫と、一度病原体を記憶すると効率的にその病原体をやっつける（つまり2度と同じ病気にかからない）獲得免疫があるとされています。近年の研究で両者は密接に関係を持ちながら働いていることが分かってきました1が、ここでは獲得免疫の仕組みを図1にまとめました。免疫には白血球の仲間であるいくつかの種類の細胞が関与しています。

図1　獲得免疫により、ウイルスなどを排除する仕組み。①抗原提示細胞はウイルスを食べ、それぞれのウイルスに特徴的な部品（タンパク質の断片）をヘルパーT細胞に提示。②ヘルパーT細胞はウイルスに合ったB細胞やキラーT細胞を活性化。③B細胞はウイルスにあった抗体を放出してウイルスが感染しないようにし、またキラーT細胞はウイルスに感染した細胞を破壊する。B細胞やキラーT細胞はウイルスを記憶し、同じウイルスが再度来たときに素早く対応する。

ウイルスはDNAやRNAのような遺伝情報を伝える物質がタンパク質の殻の中に入ったものです。新型コロナウイルスは、以前にもご紹介したように、RNAのまわりにタンパク質の殻があり、さらにそのまわりを脂質がおおって一番外側にはスパイクタンパク質と呼ばれる突起状のタンパク質が突き出た構造になっています。コロナウイルスはこのスパイクタンパク質を使って人間の細胞に結合し、RNAを注入して人間の細胞内で複製させるのです。
ワクチンは本物のウイルスではありませんが、本物のウイルスが来たときと同様な免疫反応を起こす物質ということができます。これによって実際のウイルスに感染したときに免疫反応が素早く起こって感染しなくなったり、症状を抑えたりすることができるのです。これまでに多くの種類の新型コロナウイルスに対するワクチンが開発、研究されていますが2、スパイクタンパク質を持ったものに対する免疫を作る考え方で多くのワクチンが作られています。

図2　ワクチン投与によって、ウイルス感染が起きたように見せかけ、免疫ができる仕組み。

主なワクチンの種類は下記の通りです（図２）3。
１）不活化ウイルスワクチン　インフルエンザワクチンと同じように実際のウイルスを増殖し、それを例えばホルマリンなどの薬剤で処理して病原体としての能力をなくしたものです。中国のシノバックやシノファーム製がそれに当たります。
２）mRNA（メッセンジャーRNA）ワクチン　ごく最近開発されたもので、ウイルスのタンパク質（例えばスパイクタンパク質）の情報を持ったmRNAをワクチンとするものです。mRNAそのままではすぐに分解されてしまうので、特別な容器となる分子（脂質など）にmRNAを埋め込んで使用します。このmRNAが人の体の中でウイルスのスパイクタンパク質を作らせ、それによってウイルスが来たときと同じような免疫ができるのです。短期間に多量のワクチンを作ることができることが特徴です。ファイザー社やモデルナ社のワクチンがこれにあたります。
３）ウイルスベクターワクチン　ウイルスの遺伝子を無害な別のウイルスに運ばせようとするものです。アストラゼネカ社のワクチンではスパイクタンパク質を作る情報が入っているRNAをアデノウイルスの遺伝子に組み込んで注射します。このウイルスは人の細胞中で遺伝子を放出し、ウイルスのタンパク質を作らせますが、ウイルス自体は増殖できないようになっています。ジョンソン＆ジョンソン社のワクチンやロシアのスプートニクVなどもこの種類です。
４）その他の開発中ワクチン
・DNAワクチン　ウイルスのタンパク質の一部の情報を持つ環状 DNA（プラスミド）を
ワクチンとして投与するもので、それによって体内でウイルスのタンパク質が作られ、これに対する免疫ができます。日本のアンジェス社ではこの方法のワクチンの臨床試験を行っています4。
・タンパク質ワクチン　ウイルスのタンパク質そのものをバイオテクノロジーの技術で合成し、それをワクチンとして用いるものです。塩野義製薬がこのタイプの臨床試験を開始しました5。

ともかく皆にワクチンが接種され、安心して以前のように生活ができる日が待たれますね。それではまた次回お会いしましょう。

 

1)a)　審良静男、黒崎知博, 新しい免疫入門 自然免疫から自然炎症まで, 講談社（ブルーバックス） 2014.　b)　樗木俊聡「からだをまもる免疫の研究」、東京医科歯科大学市民公開講座、http://www.tmd.ac.jp/mri/koushimi/shimin/ooteki.pdf　2021/4/1閲覧（以下webページ同日閲覧）
2)Callaway, E. Nature 2020, 580 (7805), 576–577. https://doi.org/10.1038/d41586-020-01221-y.　英語ですが、簡単にワクチンのしくみや種類がまとめられています。
3)厚生労働省「開発状況について」https://www.mhlw.go.jp/stf/seisakunitsuite/bunya/0000121431_00223.html
4)アンジェス株式会社、https://www.anges.co.jp/progress/
5)塩野義製薬2020年12月16日プレスリリースhttps://www.shionogi.com/jp/ja/news/2020/12/201216.html

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坪村太郎

成蹊大学理工学部で無機化学の教育、研究に携わっています。 低山歩きが趣味ですが、最近あまり行けないのが残念です。