液性、細胞性、事前免疫からワクチン、治療について

いつも記事を読んでくださり、ありがとうございます。

今まで新型コロナウィルスに対して
抗原認識をしないと考えられる
好中球、マクロファージ、NK細胞、γδT細胞も
少なくとも含まれる自然免疫系統による抗ウィルス効果と
ワクチンによって得られた免疫である
獲得免疫系統の抗ウィルス効果
両方についてアカゲザルにおいて報告されています(2-8)。
そういった中で例えば、
CD8+T細胞の一つの機能と考えられている
細胞がパーフォリンやグランザイムを出して
細胞に穴をあけて、感染細胞を細胞死させる
細胞性免疫の機序や
新型コロナウィルスが体内に侵入した時に
B細胞がリンパ節の胚中心(など)で抗原認識をして
その抗原に対して中和性を持つような抗体を分泌します。
これが液性免疫と言われます。
一般的にワクチンで評価される中和抗体とは
この液性免疫に着目している感じがします。
実際は、
その中のIgG抗体は重鎖と軽鎖を含むY字型をして
その基部はFcドメインと呼ばれますが、
後述するように様々な免疫細胞に働きかけます。
つまり、いくつかの免疫細胞は
Fcドメインに結合する受容体を持っています。
一方、
IgG抗体の枝分かれした先端部であるFabドメインは
新型コロナウィルスの場合はSタンパク質に結合して
ACE受容体に対する結合性、親和性を抑制して
細胞内に入ることを防ぎます。
メディアなどで紹介される機序はこちらになります。
しかし、今述べたように
Fcドメインを通じて細胞に働きかける機序もあります。
このように液性免疫も相互作用があり複雑ですが、
同様に細胞性免疫もあります。
好中球、マクロファージ、NK細胞のように
ウィルスの抗原認識をせず
病原体で普遍的に当てはまるような
分子パターン認識をすることで
細胞、病原体、たんぱく質などにおいて
不要なものを分解、食べる機序があります。
これは一般に冒頭で述べた自然免疫で
基本的には免疫機能の初動を担うと考えています。
本来体に備わっているものです。
ただ、細胞性免疫の中でも
新型コロナウィルス特異的、これに合わせた
細胞の発展が液性免疫と同様に抗原認識して生じます。
例えば、CD4+T細胞、CD8+T細胞などは
リンパ節にある胚中心(など)で抗原認識し
新型コロナウィルスに特異性を持つように
遺伝子改変し、細胞を発展させると考えられます。

今述べた様にウィルスが侵入した時の
免疫機能は非常に複雑です。
単に抗体ができてSタンパク質に結合して
浸入を防ぐだけではありません。
ただ、そこにフォーカスされている部分があります。

Katherine McMahan氏ら研究グループは
今まで調べてこられなかった
細胞性免疫の貢献について報告しています(1)。
その前に参考文献(1)から
いくつか重要な研究結果がありますので
読者の方と情報共有したいと思います。

Katherine McMahan氏らはマウスによる実験ではなく
体長が50cm程度のインド生息のアカゲザルを対象に
研究報告しています。人よりも体は小さいものの
マウスに比べると人に近い生物において研究を進めています。
実際には細胞性免疫の影響を調べるため
特定の細胞をノックダウンしたりといった事は
人ではできない中で最大限人に近づけて研究をされている
という事だと推察します。

アカゲザルに一旦新型コロナウィルスを感染させて
その後、鼻、気管のルートで再感染させたときの
中和抗体量を観ると
中和抗体量は約1000くらいでした(10^3.07)。
そこで出来た中和抗体を血中から取り出して
純度を上げた後、
その中和抗体を感染前のアカゲザルに
３つのグループに分けて
それぞれ注入量を変えて接種しました。
グループⅠ：中和抗体量(10^2.71-2.76)
（再感染抗体量と同程度）
グループⅡ：中和抗体量(10^1.67-1.87)
（再感染抗体量の1/10程度）
グループⅢ、記載割愛
その後、同じように再感染させて
気管支肺胞と鼻のウィルス量を検出すると
グループⅡでも1匹を除いて
どちらにも感染が見られませんでした。
グループⅢでは全て感染がみられませんでした。
グループⅢでは中程度のウィルス量が見られ、
中和量依存的にウィルス量が変化していると考えられます。
(参考文献(1) Fig.1(a,b)より）
このことから、
中和抗体量は少なくてもある程度の効果が見られる
ということです。
一般的にワクチンの中和抗体量は
回復期のそれよりも多いことがデータでは示されているので
上のグループでいうとグループⅠよりもさらに上にあたります。
もちろん、血中からの抗体はポリクローナルで
アカゲザルのケースであり、調べている数も3匹と少ないので
人のワクチン接種に対して当てはまるかどうかは
慎重な判断は必要ですが、
この結果からは十分な抗体量であると考える事ができます。
また副作用が出るようであれば、
摂取量を減らして効果を確認するという選択肢もある
ということがこの結果から提示されます。

次が重要な事実です。
回復期血漿療法というのがあります。
新型コロナウィルス感染症に対して、
回復した患者さんの血液を使用するというのがありますが、
インドで行われた臨床試験ではほとんど効果がない
ということが指摘されています。
これを一部示唆するような結果が出ていますので
私の考察を含めて論じていきます。
Katherine McMahan氏らは
アカゲザルの感染回復後の血漿を取り出して
IgGを純度を上げて取り出し、
それを感染後のアカゲザルに投与しました。
回復期血漿療法に近い方法です。
その時に
上でいうグループⅠ
つまり回復者の抗体と同じレベルで投与しても
ウィスルレベルは1桁ぐらいしか下がらず、
顕著な量のウィルスが残っていました。
(参考文献　Fig.3より）
確かに効果はありますが、
投与したタイミングが重要です。
この投与は感染「1日後」です。
つまり、PCRで一般的に感染が確認される時には
おそらくもうこのタイミングを過ぎていますから、
PCRで陽性が確認されてすぐに
この回復期血漿療法をしても
この実験条件よりも条件としては不利ということになります。
実際には、血漿回復療法がおこなわれるのは
症状が出て、重症化した後かもしれません。
あるいはその前であっても
すでにウィルスがかなり多くなって、
身体の色んな所に存在している可能性もあります。
もちろんアカゲザルに初日に入れるウィルス量が
自然感染した時のウィルス量よりも多いと考えられるので
そこの差を考慮する必要がありますが、
それにしても
1日間とかなりタイミングが早くても
ウィルス感染してしまうと不利になるということです。
また、
抗体は体の症状の程度に依存して多くなりますから
そこで抗体を余分に入れても効果が出ない
という事も考えられます。
従って、
少なくとも血漿回復療法を効果的に行うのであれば
感染したかなり初期の段階でないと
奏功が期待できないと考えることもできます。

ここからがメインのテーマで
細胞性免疫がどれくらい抗ウィルス性に貢献しているか？
Katherine McMahan氏らは
①CD8+T細胞とNK細胞が発現しない：Anti-CD8α
②CD8+T細胞が発現しない：Anti-CD8β
これらを達成するために
これらの細胞の働きを禁止する抗体を入れて
血液中でこれらが満たされていることを確認しました。
これらのアカゲザルは
過去に新型コロナウィルスに感染しているので
すでに事前免疫を持っています。
そうして再感染させた後には
事前免疫がない初回感染よりも
ウィルスのRNA量は少ないですが、
ウィルス量は残っていました。
一方、事前免疫があって上の細胞があるものは
免疫が働いてウィルスは検知されませんでした。
(参考文献(1) Fig.4(c))
またNK細胞も一定の抗ウィルス効果が認められます。
(参考文献(1) Fig.4(b,c))
上の細胞をなくしても
中和抗体量は同程度であることを確認しているので
細胞性免疫が抗ウィルス性において
一定の貢献をしているという事が確かめられました。

実際には冒頭で述べた様にもっと複雑です。
中和抗体IgGのFcドメインによる
免疫細胞の働きかけによって
・antibody-dependent neutrophil phagocytosis (ADNP)
・antibody-dependent  complement  deposition (ADCD)
・antibody-dependent cellular phagocytosis (ADCP)
・antibody-dependent natural killer cell activation (ADNKA) 
これらの効果が少なくとも確認されています。
これらは注入抗体量依存的に発現している事が
確認されています。
(参考文献(1) Extended Data Fig.3(a,b)より）

これらの事から
発症して症状が出てから治療するというのは
ワクチンで事前免疫を獲得するよりも
ハードルは上がると考えられます。
重症になればなおさらそうです。
医療従事者の方の負担も気になります。
もちろん
そのための薬剤を開発する事は大切ですが、
当面はワクチンによる集団免疫が大切になる
と考えられます。
ただ、一方で
ワクチンは健康な人に接種するもので
薬よりもより安全性が必要になります。
また、世の中の理解も必要です。
そうした場合でも
この結果から「少ない量でも効果があるかもしれない。」
という可能性を探ることは重要です。
少ない量であれば、副作用の懸念も
一般的には下がるはずです。
従って、
承認された後、何億人という人に接種した時に
ごく一部の人に対して副作用の問題が出ても、
あるいは軽度な副作用が多く出ても、
それでそのワクチンは駄目だとするのではなく
摂取量を変えて再度検討するという
視点も大切になると考えられます。

以上です。

(参考文献）
(1)
Katherine McMahan, Jingyou Yu, Noe B. Mercado, Carolin Loos, Lisa H. Tostanoski, Abishek Chandrashekar, Jinyan Liu, Lauren Peter, Caroline Atyeo, Alex Zhu, Esther A. Bondzie, Gabriel Dagotto, Makda S. Gebre, Catherine Jacob-Dolan, Zhenfeng Li, Felix Nampanya, Shivani Patel, Laurent Pessaint, Alex Van Ry, Kelvin Blade, Jake Yalley-Ogunro, Mehtap Cabus, Renita Brown, Anthony Cook, Elyse Teow, Hanne Andersen, Mark G. Lewis, Douglas A. Lauffenburger, Galit Alter & Dan H. Barouch 
Correlates of protection against SARS-CoV-2 in rhesus macaques
Nature (2020)
(2)
Chandrashekar, A. et al. SARS-CoV-2 infection protects against rechallenge in rhesus macaques. 
Science 369, 812-817, https://doi.org/10.1126/science.abc4776 (2020).
(3)
Wang, H. et al. 
Development of an Inactivated Vaccine Candidate, BBIBP-CorV, with Potent Protection against SARS-CoV-2. 
Cell 182, 713-721 e719, https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.06.008 (2020).
(4)
Gao, Q. et al. 
Development of an inactivated vaccine candidate for SARS-CoV-2. 
Science 369, 77-81, https://doi.org/10.1126/science.abc1932 (2020).
(5)
Yu, J. et al. 
DNA vaccine protection against SARS-CoV-2 in rhesus macaques. 
Science 369, 806-811, https://doi.org/10.1126/science.abc6284 (2020).
(6)
Mercado, N. B. et al. 
Single-shot Ad26 vaccine protects against SARS-CoV-2 in rhesus macaques. 
Nature, https://doi.org/10.1038/s41586-020-2607-z (2020).
(7)
Corbett, K. S. et al. 
Evaluation of the mRNA-1273 Vaccine against SARS-CoV-2 in Nonhuman Primates. 
N Engl J Med, https://doi.org/10.1056/NEJMoa2024671 (2020).
(8)
van Doremalen, N. et al. 
ChAdOx1 nCoV-19 vaccine prevents SARS-CoV-2 pneumonia in rhesus macaques. 
Nature, https://doi.org/10.1038/s41586-020-2608-y (2020).