2021年8月9日
昨日に続いて、ras/p53変異で誘導した膵臓ガンモデルを用いて免疫療法が可能かどうかを調べた論文を紹介することにした。
昨日の論文は、膵臓ガンが免疫治療に反応しにくいのは、決してガン特異的ネオ抗原が存在しないからではなく、様々なチェックポイント分子が浸潤してきたT細胞で誘導されるため、PD-1だけではコントロールし切れていないことを示していた。
今日紹介するコロラド大学、イエール大学からの論文は、直接免疫治療に関わるわけではないが、免疫反応が起こりやすい腫瘍組織を整えることの重要性を示す研究で、７月２８日号Science Translational Medicineに掲載された。タイトルは「Blockade of the CD93 pathway normalizes tumor vasculature to facilitate drug delivery and immunotherapy （CD93経路の阻害は腫瘍血管を正常化して薬剤供給や免疫治療を高める）」だ。
現在腫瘍血管新生に関わるVEGFを抑制して、ガンを兵糧攻めにする治療法が行われているが、個人的意見だが、最初期待したほどの効果が得られているわけではない。逆に、網膜の血管新生を抑制する目的の使用が成功を収めている様に思う。
実際、腫瘍血管はもともと階層性がなく、異常な血管なのでそれがガンの悪性化を助けているとする考えもある。そのため、毛細血管だけでなく、正常な動静脈の支配を確立することで、抗ガン剤や免疫細胞が集まり易くする研究開発も行われている。
この研究はおそらくVEGF阻害の問題を解決する目的で始められたのだと思う。VEGF阻害剤に血管内皮で強く発現が抑制される分子を探索し、最終的に血管形成に機能的影響がある分子としてCD93 を特定している。
最初から期待したのかどうかははっきりしないが、CD93に対する抗体を用いてras/p53変異膵 臓ガンを移植したマウスに投与すると、驚くことにこれだけで腫瘍の増殖が抑制できる。しかも、この効果には、血液でのCD93発現は全く必要なく、血管自体の変化によりガンを抑制できている。
では、「腫瘍血管が抑えられているのか？」と調べてみると、なんとCD93抗体処理をすることで、腫瘍血管は逆に増強し、また血管自体の構造も階層性を回復していることがわかる。さらに、CD93抗体処理により、腫瘍内T細胞の数は３倍以上に増加し、またCD93抗体効果は、免疫不全マウスでは全くみられないことが明らかになった。
すなわちCD93が強く発現すると階層性のない異常な血管構造ができ、これが免疫細胞のリクルートを抑え、ガン増殖を助けていることになる。逆に、他の治療を行わないのにCD93処理だけで腫瘍が抑えられることは、膵臓ガンでもリンパ球が組織に浸潤できれば、何もしなくても免疫系が働いてガンの増殖を抑えることを示している。
あとは、CD93がIGFBP7(insulin growth factor binding protein 7)と結合することで、おそらく血管内皮やペリサイトとの相互作用が変化し、腫瘍内で階層性のない、しかもバリアー機能が障害された異常血管が誘導されてしまうことを明らかにしている。
最後に、CD93あるいはIGFBP7に対する抗体と、他の治療法の併用の効果を調べ、
抗ガン剤の効果が高まることで生存率が上がる。 PD-1抗体を用いたチェックポイント治療の効果を高める。 ことを示している。
以上が結果で、血管を正常化することができれば、免疫治療もうまく働くことを示しており、今後特に膵臓ガンでは重点的な研究が行われる様に思う。もちろん昨日紹介した様に、チェックポイント分子も多様で、これらを考慮した治療カクテルが必要になるが、個々の問題を解決するたびに必要な薬が増えることは、実現性を損なうのではないかと心配だ。
2021年8月8日
多くの膵臓ガンはPD-L1を発現していないため、チェックポイント治療の対象ではないとされている。しかし、CTLA4に対する抗体で進行を遅らせたケースもあり、ガン免疫が全く働いていないわけではない。なぜ膵臓ガンが免疫から逃れられるのかについては、１）MHC遺伝子発現が焼失している、２）T細胞のガン組織へのリクルートが抑えられている、３）抑制性T細胞が誘導されやすい、など様々な可能性が示唆されているが、治療法として確立された可能性はまだ存在しない。
今日紹介するMITからの論文は、マウスモデルをベースに、ガン抗原が発現していて、PD1チェックポイント治療を行っても、膵臓ガンがガン免疫システムを回避することができるメカニズムを探索した研究で１０月１１日号のCancer Cellに掲載予定だ。タイトルは「The CD155/TIGIT axis promotes and maintains immune evasion in neoantigen-expressing pancreatic cancer（CD155/TIGIT経路は、ネオ抗原を発現している膵臓ガンの免疫回避を促進し、維持している）」だ。
この研究ではまず、データベースを含む様々なゲノム解析から、膵臓ガンでも高い抗原性を持つネオ抗原が発現していることを示し、ガン抗原が発現してもガンが免疫を逃れる仕組みを研究することの重要性を確認している。これは重要な指摘だと思う。
その上で、明らかにネオ抗原を発現している膵臓ガンが免疫から逃れる過程を研究するために、凝りに凝った実験系を組み上げている。まず、マウスに、必ずネオ抗原と認識できる卵白アルブミンなど外来抗原由来ペプチド遺伝子にネオ抗原が発現していることをモニターするための蛍光色素遺伝子（これも抗原になるはず）を融合し、これを導入したトランスジェニックマウスを作成する。
次に、このトランスジェニックマウスとCreリコンビナーゼでK-rasの発現とp53欠損が誘導できる様にしたマウスから、膵管上皮細胞のオルガノイドを形成させ、これにCreリコンビナーゼを導入して発ガンを誘導し、ネオ抗原の発現をモニターできる膵臓ガンモデルを作成している、
こうして作成したネオ抗原発現膵臓ガンを免疫不全マウスに移植すると、ガンはそのまま増殖するが、正常マウスに移植すると、完全に除去される個体がいる一方、ガンが免疫を逃れる個体が一定数出てくる。大事なのは、ネオ抗原をモニターできるおかげで、ネオ抗原が消失した結果ガンが免疫を逃れているのではないことを確認して、免疫回避のメカニズムを探索できる。さらに、ネオ抗原がわかっているため、ネオ抗原特異的なT細胞を特定して、その機能を調べることができる。
この様に凝ったモデル実験系を用いて膵臓ガン細胞が免疫を回避しやすい理由を探り、
移植したガン組織に浸潤しているネオ抗原特異的T細胞が複数のチェックポイント受容体を発現しており、ネオ抗原に対するキラー細胞の活性が抑制されやすい、 数種類のチェックポイント分子の中で、特に現在各社で抗体薬の開発が進むTIGITの発言が膵臓ガン浸潤T細胞では目立つ。 これに対応して、膵臓ガンでは、PD-1を刺激するPD-L1よりはるかに強くTIGITを刺激するCD155の発現が見られる。ガンの遺伝子データベースで調べると、rasが活性化し、p53が欠損して誘導されるガンでは、膵臓ガンだけでなく、大腸ガンでも同じ様にCD155の発現が見られることから、ras/p53発ガンとCD155は連関している。 ネオ抗原特異性はわからないが、人間の膵臓ガン組織のT細胞でTIGITの発現が高い。 以上の結果から、ras/p53セットの遺伝子異常を持つ癌では、PD1だけでなく、TIGITを抑えないと、ガン免疫を維持できないことがわかる。
この発見を基盤に、では免疫系のみでマウス膵臓ガンを抑制できるか、様々な抗体の組み合わせを検討して、チェックポイント分子抑制抗体として、PD-1、TIGITに対する抗体を組み合わせた上に、T細胞の活性化を誘導するCD40活性化抗体の３者を組み合わせたときに、約半数のマウスで、ガンの増殖を抑えることに成功している。
結果は以上で、最終的には３種類の抗体併用という、これほど凝らなくても導き出せるのではと思える結果で終わっているが、個人的にはこのマニアックなところを評価したい。
マウスの実験系でも、半数のマウスではガンを抑制できないことから、キラー細胞の組織への浸潤など、他にも検討すべき問題は残っているが、膵臓ガンも免疫系だけでコントロールできるという可能性は示された。難敵膵臓ガンも、少しづつ克服への道が見えてきた様に感じる。
当面は、TIGIT抗体の治験結果が待たれる。
2021年8月7日
TGFβシグナルは様々な線維症などの主役であることがわかっているが、薬剤の開発は難しい。というのも、このシグナルを抑制すると全身の強い炎症が副作用として起こることがわかっている。そのため、肺線維症をTGFβ阻害剤で治療する試みは全て頓挫している。
これに対し、今日紹介するGenentech社からの論文は、流石に伝統ある創薬ベンチャーと思わせる発想でこの難題に取り組んだ力作で、8月4日号のScience Translational Medicineに掲載された。タイトルは「TGFβ2 and TGFβ3 isoforms drive fibrotic disease pathogenesis（TGFβ2 と TGFβ3アイソフォームは線維症の病因となる）」だ。
この研究はTGFβシグナルには３つのアイソフォーム、TGFβ1、TGFβ2、TGFβ3が存在し、最終的なシグナルは同じ経路に集約されるので、TGFβ1シグナルに比して、残りのアイソフォームの研究がほとんど行われていないことに着目している。そして、TGFβ1以外のアイソフォームを抑制することで、TGFβ1抑制により発生した副作用なしに一定程度繊維化を止めることができるのではと着想した。あとは、さすが伝統的創薬ベンチャーの仕事と思わせる実験を重ねて、マウスの線維症モデルを治療する前臨床にまでこぎつけている。
肺線維症が起こっている組織では３アイソフォームすべてが発現しているが、TGFβ1は血液系細胞で発現しているのに対し、TGFβ2、TGFβ3はともに線維芽細胞で発現している。また、それぞれは不活性化型で分泌されるが、活性化させるメカニズムは異なっており、TGFβ2、TGFβ3の活性化の閾値が低い。 TGFβ2、TGFβ3を組織特異的にノックアウトしたマウスでは、ブレオマイシンにより誘導される肺線維症が抑制されている。そして何よりも、TGFβ1を抑制することで起こる副作用が全く起こらない。 かなり割愛したが、要するにTGFβ1ではなく、TGFβ2、TGFβ3アイソフォームを抑制する戦略で肺線維症が抑えられる可能性をマウスモデルで示している。これでも面白いのだが、さすがGenentechで、なんとそれぞれのアイソフォーム特異的に、TGFβシグナルを抑制するモノクローナル抗体を開発し、TGFβ2、TGFβ3特異的、さらには両方の機能を抑制できる抗体の開発に成功している。
さらに分子結晶解析で抗体の作用を調べ、TGFβ２、３両方のシグナルを抑制する4A11抗体の作用が、TGFβの立体構造を変化させ受容体結合がうまくいかなくなるアロステリック作用によることまで確認し、肺線維症、および肝臓繊維化モデルを用い、4A11抗体投与が完全ではないにせよ、強く繊維化を抑制できることを示している。
以上が結果だが、驚くのは、このために抗体の体内動態まで調べて投与量を決めている点、4A11だけでなくTGFβ２、TGFβ３特異的な抗体もキメラ抗体として使えることを示唆している点、さらにはモノクローナル抗体をラットだけでなく、ウサギを使って作っている点など、持てる技術を総動員できる創薬企業から学ぶことは多い。
2021年8月6日
新しいNatureオンライン版を読み始めて最初に目に止まったのが、１００歳以上生きることができた百寿の人たちの長寿の一因が、胆汁酸を分解して抗菌力の高い代謝物質を作り、腸内細菌叢を常に健康に整えているためであることを示す、面白い論文だった。ただ著者を見ると、京大時代の大学院生だった、現在慶應大学教授の本田さんの研究室からだったので、泣く泣く関係者の論文は紹介しないと言うルールに従った。もちろん慶應大学からプレスリリースが出ているので、是非ご覧いただきたいと思う（https://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:3xDi4ZkIGb8J:https://www.keio.ac.jp/ja/press-releases/files/2021/7/30/210730-1.pdf+&cd=2&hl=ja&ct=clnk&gl=jp&client=firefox-b-d ）。
代わりにベルギー・ゲント大学から同じ号に発表された、腸内の細菌感染を細胞死に陥った腸上皮が増悪させると言う少し恐ろしい研究を紹介する。タイトルは「Microbes exploit death-induced nutrient release by gut epithelial cells（細菌は腸上皮細胞死により誘導される栄養物質を利用する）」だ。
おそらく最初から、腸上皮細胞から遊離される栄養物を病原菌が使っていると言う仮説があったように思う。Caspase3による腸上皮細胞のアポトーシスを誘導したときに得られる上皮細胞上清を、サルモネラ菌培養に加える実験を行い、期待通り細菌の増殖が１０倍上昇することを確認する。また、サルモネラ菌だけでなく、病原性大腸菌やクレブシエラ菌でも同じことが見られることを明らかにしている。
その上で、腸上皮上清により誘導されるサルモネラ分子の中に、pyruvate-formate lyaseを発見、細胞死により分泌されたピルビン酸がサルモネラ菌の増殖を誘導していると結論した。事実、この酵素が欠損したサルモネラ菌に上清を加えても増殖は促進されない。また、上皮のピルビン酸合成を止めた後、細胞死を誘導した場合、上清の活性は消失する。
以上の試験管内での結果を踏まえて、今度は実際に腸内で細胞死が高まると、サルモネラ感染が促進されるか調べている。まず、caspase3を誘導する実験系で、サルモネラ菌の定着が促進されることを確認した後、TNFにより炎症を誘導したときに起こる細胞死、あるいは抗ガン剤のような細胞障害性化合物を投与したときに起こる細胞死のような、より臨床的なセッティングでも、同じことが起こるか調べている。結果は期待通りで、炎症による細胞死の結果、腸内に遊離される代謝物が、病原菌の増殖を促進していることを示している。
様々な実験が行われているが、結果は病原菌は炎症を利用しているという話に尽きる。実際には人間で確認することが必要だが、腸だけでなく様々な臓器で炎症が細菌感染を誘導する普遍的なメカニズムかもしれない。
2021年8月5日
唐突に政府がCovid-19発症者の隔離入院について、トリアージを行う方針を表明して問題になっているが、問題はこれしか我が国厚労省が取りうる手段がないという点で、今の東京でこの方針を否定したところで、現状は全く変わらないのではないだろうか。
とすると、今必要とされているのは、感染して症状があるのに、不安なまま自宅に取り残されている人のケアになる。ところが我が国で発行されている治療指針を読むと、自宅療養者の治療については全く考慮されておらず、中等症は入院治療するとある。今回、この境が無くなったとすると、入院させて行っていたケアを提供できることをガイドラインとして明確に示さないと、一般の人の不安は取れないだろう。
自宅待機の人のケアの重要性については、このHPでも強調してきた。例えば、５月１８日、次のように書いて、少しでも可能性があることは初期治療に取り込むことの重要性を強調してきた。
「例えば以前紹介したコロナウイルスnsp7がプロスタグランジン合成酵素と結合するとする細胞レベルの結果が、実際に治療に役立つか調べるため、新型コロナウイルス軽症感染者に対してかかりつけ医が投与したCox阻害剤が、入院を防いだかどうかを調べ、Cox2選択的阻害剤のセレコキシブは全く効果がなかったが、Cox1阻害効果があるインドメタシンは、入院者数を５０％以上低下させたというScienceの論文は、原理がわかっておれば、初期治療として十分使えることを示しており（https://aasj.jp/news/watch/14287 ）、この論文を読んだ後、私は自宅にインドメタシンカプセルを用意している 。」
さらに今回より軽症者の治療としてスパイク抗体カクテル療法に首相が言及したことから、入院制限＝抗体利用のトリアージではないかとの憶測を生んでいる。しかし、抗体の半減期は長く、毎日点滴するものではないため、もちろん外来や自宅でも抗体点滴は可能だ。ようするに、特効薬と思うなら、使用のための対象者の選択ガイドラインを設定して、そのあとで首相がアナウンスすると言う手順が必要で、ともかく首相に語らせて点を稼ごうとする取り巻きの程度があまりにひどい。
抗体薬で言えば、もちろんこれから一年はかかるが、先日紹介した、EUや米国で緊急承認された広い特異性を持つGSKのSotrovimabは、外来患者さんも考慮して抗体の筋肉注射の治験が始まったことも知られている。このように、今回のパンデミックで、ワクチンとともに、外来で患者さんを治療する方法の開発が急務であることがよくわかった。
以前紹介したように、メインプロテアーゼの阻害剤が、ファイザーやシオノギで開発されている。１日でも早く効果を確かめるための治験を我が国でも進めることが重要だと思う。政府ももっと現状を把握し、情報を発信することが重要だろう。
このような新しい薬剤だけでなく、現在使われている薬剤も、さらに使いやすくできることを示した論文がカリフォルニア大学サンディエゴ校から発表された。タイトルは「Rethinking Remdesivir: Synthesis, Antiviral Activity and Pharmacokinetics of Oral Lipid Prodrugs（レムデシビルを再考する：経口投与できる脂肪型プロドラッグの合成、抗ウイルス作用、そして薬剤動態）」だ。
レムデシビルは、C型肝炎ウイルス薬で有名なギリアドサイエンスにより一本鎖RNAウイルス薬として開発された、実際に細胞内で働く有効型アナログを最終的に作るためのプロドラッグ（体内で変化して有効産物になる）、covid-19で入院すると、ほとんどの患者さんで使用されると思う。ただ、あらゆる抗ウイルス薬共通に言えるのは、効果は早く投与するほど良いが、点滴でしか投与できないため、感染後経過してから使うことになり、手遅れの場合が多い。
ギリアドが徹底的に研究した果ての化合物と考え、改良の余地などないと思っていたが、著者らは実際に働く有効型レムデシビルを安定的に体内で合成させるための化学構造はまだまだ改良の余地があり、最終的に有効型レムデシビルに様々な脂肪が結合したODBG-P-RVnを合成して、この薬剤が経口投与可能で、血中での安定性が高まり、体内で有効型に変わるための過程が一つの酵素で進むため、ほとんどの細胞で抗ウイルス効果を発揮できることを示している。
実験では、ODBG-P-RVnが、レムデシビルと比べても、血中でほとんど分解されないが、どんな細胞でも有効型化合物へ転換されるため、これまでレムデシビルでは効きが悪かった細胞でも抗ウイルス作用を発揮することを示している。
残念ながら、動物の感染実験は全く行っていないが、ハムスター経口投与で、まず腸管リンパ管に入り、分解される危険がある肝臓を経由しないで血中有効濃度を達成できることは示しており、レムデシビルをもっと早期に使うための方法として期待できると思った。
この薬剤が実際に使われるためには時間がかかるだろう。ただ、すでにある薬剤も、効果がわかっておればもっと使いやすくできる可能性を示した点は大きい。その上で、今回経験したような感染爆発に対応できる、治験のあり方も確定してほしい。そうでないと宝の持ち腐れになる。
いつまで自制が必要なのか不安な時に、科学に基づいてこのような取り組みをわかりやすく語ってくれる政府を国民は待っている。
2021年8月4日
免疫システムは全く予想できない生体プロセスに関わっている例があるが、今日紹介するペンシルバニア大学からの論文はそんな例だろう。タイトルは「Thymic stromal lymphopoietin induces adipose loss through sebum hypersecretion（胸腺ストロマ細胞リンフォポイエチンは皮脂の過剰分泌を介して脂肪組織を減少させる）」で、７月３０日号のScienceに掲載された。
タイトルにあるTSLPは、胸腺ストローマ細胞から産生されるサイトカインで、現役時代IL-7とIL-7Raについて研究していたことがあるので、同じIL-7Raに結合するサイトカインとしてその頃から興味を持っていた。ただ、最初考えていたように、リンパ球の産生分化に関わるというより、最近では様々な炎症とTSLPとの関わりに焦点が移っているように思う。
著者らはTSLPが抑制性T細胞(Treg)を増加させ、またTregが肥満を抑えるというこれまでの研究にヒントを得て、TSLPが肥満を抑えるのではと着想し、TSLP遺伝子をアデノ随伴ウイルスベクターに組み込んでマウスに投与すると、皮下脂肪や内臓脂肪が低下し、その結果インシュリン感受性も高まり、何よりも体重が３０％以上低下する。また、脂肪肝発生を強く抑えることができる。
最初この体重減少がTSLPによる炎症による結果ではないかと、組織学的に調べても明確な炎症像はないが、T細胞がTSLPに反応して起こる減少で、抗原は関与せず、TSLPに反応できるT 細胞ならこの現象を誘導できることを明らかにしている。
おそらく様々な可能性が追及されたと思うが、一般的な代謝の上昇では説明がつかず、最終的にTSLPを投与すると皮膚が脂ぎってくることに気づき（かなり観察力が鋭いと思う）、皮膚の脂肪が３倍近く上昇することから、皮脂腺からの脂肪分泌がTSLPに反応したT細胞により刺激され、その脂肪をリクルートするために、脂肪組織から脂肪酸が移動すると結論している。
シナリオにまとめると、TSLP、T細胞刺激、皮脂腺細胞の分化増殖刺激、皮脂分泌増殖、白色脂肪組織での脂肪分解、そして体重低下、という順番で進む過程で、言われると納得するが、ほとんど、「風が吹けば桶屋が儲かる」と同じぐらいの、予想もしない過程になっている。
これはTSLPを過剰投与するという人工的条件で行われた実験だが、TSLP受容体をノックアウトしたマウスを用いると、皮脂腺細胞の増殖低下と、脂肪分泌の低下が見られることから、正常でもTSLPと反応するT細胞により、皮脂腺による皮脂の分泌が維持されていることも示している。
著者らは、この回路により、皮脂だけでなく、皮脂中の抗菌物質も分泌され皮膚が守られている可能性を示唆しているが、今後、ヒトでも同じことが言えるのか、あるいは様々な皮膚炎などの病理的状況でこの回路はどうなっているのかなど、知りたいことは多い。
いくら考えても不思議な過程だ。
2021年8月3日
昨日はACE阻害剤が白血球による感染防御機能を低下させるという、薬剤の副作用の話を紹介したが、今日紹介するエルサレム大学からの論文は、直接治療薬の副作用に関わらないが、間接的に現在行われているガンへの血管供給を標的にする治療が老化を早めるのではと、気になったので紹介する。タイトルは「Counteracting age-related VEGF signaling insufficiency promotes healthy aging and extends life span（加齢に伴うVEGF不足を補うことで健康的老化を促進し寿命を延長できる）」だ。
この研究はVEGFを抑える治療の副作用についての研究ではなく、VEGFが老化を抑制できることを示したポジティブな研究だ。もともと、老化は血管から始まると言われるが、これを大血管ではなく毛細血管の問題として捉えてみれば、当然VEGFでその量を増やすことが可能になる。
おそらく著者らは加齢とともにVEGF の機能を阻害する可溶性のFlt1が増加することを発見していたのだろう。この結果、利用可能なVEGF量は低下すると考えられるので、８ヶ月目から肝臓でのVEGF分泌量が高まるトランスジェニックマウスを作成してその効果を見ると、期待通り加齢が進んでも、ほとんどの臓器で毛細血管量は高いレベルで維持されることを確認している。
その結果、驚くことにマウスの寿命が４０％近く延長する。しかも、生存曲線は理想的とされている健康寿命延伸型の曲線を描く。この理由を探っていくと、VEGFをある程度上げることで、あらゆる老化指数が改善することが明らかになった。
栄養代謝では、体重増加が抑えらるが、これは炭水化物の利用が亢進し、基礎代謝が上がることが主因で、これに対応して、脂肪組織で熱を生産するUCP1そ発現する褐色脂肪細胞が上昇している。 加齢に伴う内臓の脂肪組織や肝臓での脂肪蓄積が防がれる。 核が細胞の中心に来る不健康な筋肉の上昇をおさえ、筋肉中のミトコンドリア数を上昇させ、その結果酸素の消費量が上昇する。要するにサルコペニアを防ぐことができる。 骨粗しょう症が防がれる。 加齢に伴う慢性炎症を防ぐ。 懸念される腫瘍発生促進は見られないどころか、腫瘍発生を抑える。 以上が結果で、VEGFを少しだけ上昇させられれば、いいこと尽くめの結果が待っているという話だ。もちろんまだマウスの話だが、これほどの結果だと、人間でも調べてみたいと考える人は出てくるように思う。徐放型VEGFなどが開発されるのではないだろうか。
一方、この論文を読んで気になったのは、現在ガンの患者さんに使われているVEGF阻害剤だ。もしこの結果が正しいと、ガン増殖を抑えると同時に、血管老化を促進させることになる。とはいえ、こんな懸念がこじつけにしか思えないほど、素晴らしい結果だと思う。
2021年8月2日
今日から２回、臨床にも用いられている薬剤が思いも掛けない副反応を誘導する可能性を示した論文を紹介することにする。
最初の論文はロサンジェルスにあるCedars-Sinal Medical Centerからの論文で、なんと膨大な数の高血圧患者さんに服用されているアンジオテンシン転換酵素阻害剤が、白血球の細菌殺傷力を低下させ、感染抵抗性を下げるという研究で７月２８日号Science Translational Medicineに掲載された。タイトルは「An ACE inhibitor reduces bactericidal activity of human neutrophils in vitro and impairs mouse neutrophil activity in vivo（ACE阻害剤は人間の好中球の細菌殺傷力を弱め、マウスでは白血球の活性が低下する）」だ。
ACE阻害剤は降圧剤として広く用いられており、アンジオテンシンIを分解して血圧を高める分子アンジオテンシンIIへ転換するタンパク質分解酵素だ。ただ、タンパク質分解酵素として他の基質に作用して、血圧を下げる以外の効果があることが予想される。
この研究グループは白血球でACEをノックアウトする実験から、この酵素で分解される何らかの分子が、白血球の細菌障害性に関わることを見出していた。
この研究はまず、ACE阻害剤（ACEI）と、アンジオテンシンII受容体阻害剤（ARB）を投与したマウスから白血球を取り出し、多剤耐性のMRSA、クレブシエラ、そして緑膿菌など、病院感染で問題になるバクテリアと共培養し、細菌殺傷能力を調べている。結果は恐ろしいもので、ACEIでは白血球の殺傷能力が強く阻害されるが、ARB投与群ではほとんど影響がない。すなわち、ACEはアンジオテンシンI分解とは全く異なる経路で、白血球の細菌殺傷機能を阻害することがわかった。
同じ実験を人間のボランティアでも行い、ACEIを７日服用することで、好中球の細菌殺傷能力が低下することを示している。人間の研究はここまでで、あとはマウスACEノックアウトモデルを用いてメカニズムなどの研究を行っている。
まず、こうして誘導した白血球機能低下が、マウスの細菌抵抗力を抑えるかどうかを調べるため、ACE―KOマウスにMRSAを静脈感染させ、細菌の除去能力を調べると、除去能力は強く低下する。また、ACEIを服用させたマウスも同じように抵抗力が低下している。
さらに、カテーテルで大動脈弁を傷つけたあと、少数のMRSAを投与するモデルで、弁への細菌の集積を抑える能力が、ACE-KOあるいはACEI投与群では強く抑制され、その結果は死亡率にまで反映されることが明らかになった。
以上のことから、ACEIは、少なくともマウスにおいて細菌感染症の抵抗力を低下させる。
この殺傷力の一部は、細胞内での活性酸素発生によることがわかっているが、ACEIがどの経路で細菌殺傷効果に関わるのか、そのメカニズムが問題になる。ARB阻害では同じ効果が得られないことから、アンジオテンシンI分解能とは異なる経路で効果が発揮されることになる。残念ながら、ACEが何を分解してこの効果が得られるのかは明らかにされていない。
しかし、様々な受容体下流で作用するp38シグナル経路を介するNOX2活性化が阻害されること、またACE活性が低下すると、白血球を局所に遊走させるリュウコトリエンの合成が低下し、白血球の寿命が短縮することなど、今後ACEの新しい標的を特定するために役立つデータを提供しているが、結局この現象の半分についてわかったという段階で論文は終わっている。
最も知りたいことが解明できなかったという点では不満が残るが、臨床上もう一度ACEIの副作用を調べ直すことが重要な課題となった。
2021年8月1日
以前も述べたが、ワクチン接種を躊躇する人の多くは、全く荒唐無稽な意見に惑わされているのではなく、「mRNAワクチンは初めて人類に使われるので、副反応など長期影響をもう少し見てから決断したい」という、当初は専門家からも聞こえてきた考えに基づいているように思う。
ただ、ほとんどの専門家がワクチン推進を唱えるようになった今、判断を変えない一般人が、何を根拠に躊躇しているのか、ぜひ詳しい分析をしてほしいと思う。専門家としていうと、ワクチン接種を受けるということは、当然様々なリスクが伴うことは明らかだ。そしてそのリスクをどう判断するのかも個人の状況によって異なる。従って、一般の方が副反応について、何が知りたいのかを知り、それに正確に答えるためのデータを早急に集めることが科学の使命だと思うが、現在まで何人に熱が出たとか、アナフィラキシーの頻度といった、医療統計的な答えしか専門家も持っていなかった。
今日紹介するCovid-19のGood Newsは、スタンフォード大学から７月１２日Natureにオンライン出版された論文で、医療統計ではなく、ワクチン接種後私たちの体の中で何がおこっているのか、末梢血しか利用できないという限界はあるものの、徹底的な解析結果が出てきたことで、私たちの体にとってワクチンとは何かに、さらに詳しく答えられるようになった。タイトルは「Systems vaccinology of the BNT162b2 mRNA vaccine in humans （BNT162b2 mRNAワクチンの系統的ワクチン学）」だ。
この研究では、ビオンテックのmRNAワクチンを接種した対象者の抗体やT細胞反応だけでなく、1回目、2回目接種後の血中サイトカイン量および、免疫関連細胞の数を詳細に調べることで、mRNAワクチンの反応、副反応のメカニズムを探っている。
まずワクチンの効果を、中和抗体価および、T細胞反応誘導を指標に確認している。昨日述べたように、どちらの免疫反応も個人差は大きい。また、ワクチンにより誘導された抗体は、南アフリカ株に対してはほぼ十分の１の活性に落ちている。
さらに残念なことに、年齢と抗体価は逆比例している。この辺が、ファイザーが高齢者への3回目の接種を呼びかける根拠かもしれない。
効果については、これまでも多くの論文があるが、副反応の背景になる炎症誘導作用については、これまでほとんどデータがない。これについて、この研究では徹底的に調べている。
ワクチンでなくとも、mRNAを頻回に注射し続けると、炎症が誘導され、それによるエピトープ拡大現象により、自己抗体が誘導されることがあるが、2回接種では、自己抗体はほとんど誘導されない。 細胞レベルで最も目立つのはCD14CD16陽性のintermediate monocyteと呼ばれる、強い炎症惹起能力のある細胞の増加だ。これと呼応して、血中のインターフェロンγとその下流のシグナルが上昇する。 これらの上昇は、1回目の摂取でも起こるが、２回目の方が数段強い。 このインターフェロンγの作用をうけた末梢血は、炎症誘導型に転写プロファイルが変化する。また、2回目の接種では、自然免疫に関わる遺伝子の発現が誘導されるが、ほとんどは5日程度で正常化する。 Single cell RNA sequencingを用いて末梢血を分画し、ワクチンにより最も変化する分画を探索すると、CD14陽性intermediate monocyteを含むクラスターを特定している。このクラスターはまさにインターフェロンγを分泌する細胞が含まれるクラスターで、2回目の接種直後に上昇する。 これに対応する細胞クラスターは感染者ではほとんど発見できず、ワクチン接種特異的。 詳細は省くが、リンパ球の反応も含めてmRNAワクチンの末梢血への効果は、他のワクチンとかなり違っている。特に末梢血に抗体産生細胞があまり流れてこない点で、mRNAワクチンはユニーク。 mRNAワクチン特有のサイトカイン上昇や、細胞クラスター上昇の程度は、確実に抗体やT細胞反応の強さと比例している。これがそのまま発熱や痛みとどうつながるのかについては示されていないが、自覚症状ではなく、客観的データで判断した副反応が強いほど、免疫ができやすいと言える。 以上が結果で、最後の副反応が強いほど免疫も高いという話も含め、効果と副反応を単純に分けることの難しさを物語る結果だ。
昨日も述べたが、効果だけでなく、副反応についてもこのように徹底的に調べることができる。そして、mRNAワクチンといえども複雑な体の反応を誘導し、しかもその個人差は大きい。
残念ながらこの研究では最も重要なリンパ節での反応が調べられていない。ただ、これほどの数のワクチン接種が行われており、おそらく接種後事故で亡くなった人のリンパ節の研究結果も追々出てくるだろう。そのデータが今回のパンデミックに役立つか分からないが、間違いなく次のmRNA ワクチン開発に大きく役立つことは間違いない。
最後に個人的印象だが、このようなパンデミックな状況で、ワクチン接種のほうが怖いと言える人は、本当に勇敢な人だと思う。いち早くワクチンを接種した私は、臆病な人間なので、３回目も射ちたい。
2021年7月31日
またまた急速にCovid-19感染数が上昇し、せっかくオリンピックで盛り上がっているのに、我が国全体に重い空気が漂っている。幸い私たち高齢者はワクチン接種を済ませた結果、今のところは安心で、私も精神的自由を謳歌しているが、もし感染者がこのままで続くと、新しい変異発生や、免疫低下など、懸念材料は多い。
しかし、このブログでずっと強調してきたように、今回のパンデミックでは、あらゆる問題に科学は迅速に対応し、力強く答えてきた。最もわかりやすいのが、今やほとんど慎重な意見を語る人がいなくなったワクチン の科学だが、他にもメインプロテアーゼに対する内服薬の開発など、今年中にcovid-19が本当に風邪と同じと言えるようになると予想している。
そこで、我が国首相がすが（菅）るしかない科学者が、口をひらけばネガティブニュースと言う風潮を吹っ飛ばす意味でも、今日から２回に分けて科学から発せられたCovid-19についての重要な、しかし、ポジティブなメッセージを紹介しよう。
現在漂っている重い空気の一つの源は、インド型と呼ばれるデルタ株の急速な拡大で、これ自体は変異ができてしまうと、拡大を防ぐのは難しい。しかし、メディアで伝えられているように、ワクチンを接種すればδ株にも十分対応できることはわかってきている。
ビオンテックやモデルナワクチンで誘導できる中和抗体活性は、武漢型に対するそれの十分の一と言われているのに、なぜ感染や重症化を防止できるのか？免疫学をかじっておれば誰だって、それがT細胞による細胞性免疫の効果であることはわかるのだが、Covid-19でそれを示すのは難しい。
もちろんインド型の流行は始まったばかりで、これに対するT細胞の反応まで調べた論文は流石に見つからないが、基本的にT細胞免疫は変異に左右されないことを示す論文が、covid-19に関する細胞性免疫研究ではトップを走っている米国のラホヤ免疫学研究所から７月１日Cell Reports Medicineにオンライン掲載された。
この研究では、回復患者さんおよび、ビオンテックor モデルナのワクチン接種者について、武漢型および４種類の変異株（英国型、南アフリカ型、ブラジル型、およびカリフォルニア型）のスパイクアミノ酸配列をもとに調整したペプチドプールを準備し、それぞれに対するCD4およびCD8T細胞の反応を調べている。ワクチン接種者に関しては、接種後２週間目のT細胞の反応を調べている。
方法などの詳細は全て割愛し、ワクチンの効果のみに絞って紹介する。残念ながら、T細胞の反応も、抗体と同じで個人差は大きい。したがって、当然、人によってはワクチン接種したのに感染したと言う話になる。このリスクについては、ワクチン接種者の綿密なコホート研究を待つしかないだろう。
大事なことは、mRNAワクチンで、スパイクの様々なペプチドに対する免疫が誘導できること、そして武漢型でも変異型でも、その反応は大体同じと言う結果だ。これは、mRNAワクチンを接種した1人の人が大体１０種類のスパイク由来ペプチドに反応できることから、変異により１−２のペプチドに対する反応が起こらなくても、他のペプチドに対して反応が残るために、変異型にも対応できることになる。
だとすると、デルタ型に関しても同じことが言えるので、現在のmRNAワクチンで、T細胞免疫に関しては十分対応できると言う結果だ。
次のgood newsは、SARS-CoV2と同じ仲間のコロナウイルスなら、ほとんど全てに効果があるモノクローナル抗体の開発が加速していることだ。
最近菅首相は、ワクチンとともにリジェネロンが開発した抗体カクテルにすがっているように見えるが、もっと未来を見た発言もできるよう、取り巻きも努力して、もう少しかっこいい指導者を演出すべきだろう。会見は見ているだけで気が滅入る。
難しい話になるが、スパイク分子は３個集まって、３量体をつくっていおり、ホスト細胞と反応が始まる前はプレフュージョン型という構造をとっている。この構造を安定化させてワクチンに使っているのが、ビオンテックとモデルナで、できた抗体は、スパイクに蓋する形で、その後ACE2と結合する部分が分子表面に出てこないようにして効果を発揮するので、多くの変異体にも一定の効果があると思う（これは確かめていないので個人的意見として聞いてほしい）。
このスパイク３量体が細胞側のACE2と結合する時、３分子全体が反応するのではなく、一個の分子の受容体結合ドメイン（RBD）が飛び出してきて、ACE2と結合、それによってスパイクのS1とS2が切り離されるきっかけを作る。こうして切り離されたあと、今度はS２部位が伸びて相手型の細胞へ突き刺ささり、細胞膜の融合がおこることで感染が成立する。
この最初の過程で飛び出してくるSIIと呼ばれるRBD部位は、SARSやcovid-19をはじめsarbecovirus科のコロナウイルスで保存されており、またこの部位が変異すると、機能が失われる確率が高い。
このプレフージョン型３量体では隠れているSIIRBDに対するモノクローナル抗体は、Covid-19だけでなく、SARSをはじめ様々なsarbecovirusに反応できることから、今後現れる様々な変異体に対しても効果を示す可能性があり、SIIに対するモノクローナル抗体開発が続けられてきた。おそらく一番乗りしたのは、GSKがヨーロッパで緊急使用許可を得たsotrovimabだと思う。
今日紹介したいワシントン大学からの論文は、同じSIIに対するモノクローナル抗体S2X259についての研究で、市場化と言う意味では少し遅れているが、効果のレパートリーから、SII RBDとの結合の構造解析まで、なるほど備蓄して将来の感染にまで備えられる抗体として期待できることがよくわかるだけでなく、ポストコロナのワクチン開発についてもヒントが示された素晴らしい研究だと思った。
まず、S2X259はこれまでのSII RBDに対する抗体以上に広い範囲のsarbecovirusを中和することができ、なんとコウモリ特異的なsarbecovirusにも効果がある。
これは、抗体のH鎖、L鎖の可変部全体を動員して、SII RBDの広い範囲にわたってスパイクと結合することができるためで、その結果G504の変異を除くと、ほとんどの変異に対して抵抗性を維持している。したがって、δ株を含む、現在存在するほとんどの変異に対して効果を示す。
あとは臨床研究が残っているだけだが、covid-19の変異体に対応するという点では、リジェネロンの抗体カクテル、GSKのsotrovimabも、かなり広く変異体をカバーできるので、この抗体が絶対必要というわけではない。
この研究の重要性は、SII RBDを標的にした抗体が、ほとんどのsarbecovirusに効果を示す点で、今回のパンデミックが収束したあと、新たなsarbecovirus科のコロナウイルスが現れた時も、この抗体ですぐに対応できる可能性がある点だ。備蓄抗体という新しい可能性が生まれるかもしれない。
さらに、今回のワクチン開発競争ではプレフュージョン型を抗原にするワクチンが大成功を収めたが、将来sarbecovirusならどんな新しいウイルスにも対応できるワクチンを設計することが可能であることをこの研究は示してくれた。最初紹介した論文で、T細胞反応はスパイクだけでなく、不思議なことにnsp3にも起こりやすい。T細胞を狙ったワクチンとともに、どんなsarbecovirusにも対応できる万能ワクチンも決して夢ではない。
科学はCovid-19の次を見つめて力強く歩んでいる。
