この小さなギロチンはマラリアと戦うために蚊の首を切り落とす

ギロチンの背後にある考え方はこうです。もし誰かを処刑するのであれば、少なくとも18世紀の基準においては、効率的かつ人道的に行うべきです。死刑囚の首を斧や剣で刎ねるには、数回振り下ろす必要があるかもしれません。これは「文明」社会において正義を執行する手段としては受け入れられません。一方、ギロチンはまさに外科手術的なものであり、人を死に至らしめるための、倒錯的に計画的な手段です。

2016年に44万人の命を奪ったマラリアワクチンの開発に向け、今、蚊も同じ扱いを受けている。大量生産可能なワクチンを製造するには、バイオテクノロジー企業サナリア社は、マラリア原虫を宿す唾液腺を一匹一匹、手作業で切断し、摘出する必要がある。この骨の折れる作業をスピードアップするため、同社はジョンズ・ホプキンス大学の医療ロボット工学者と提携し、技術者が一度に30匹の蚊の首を切断できる蚊用ギロチンを開発した。これは、サナリア社が実現が難しい、大量生産可能な効果的なマラリアワクチンの製造に役立つ、完全自動化ロボットギロチンという最終目標に向けた第一歩となる。

数十年にわたる研究にもかかわらず、マラリアワクチンは未だ広く普及していません。第一の理由は、マラリアを引き起こす微生物である熱帯熱マラリア原虫（ Plasmodium falciparum ）の複雑なライフサイクルです。比較的単純なライフサイクルを持つ細菌やウイルスとは異なり、この原生動物は蚊とヒトの両方で増殖します。特に課題となるのは、寄生虫が別の細胞種（例えば肝臓から赤血球）に侵入する前に、特定の細胞種に寄生虫を狙い撃ちにすることです。なぜなら、それぞれの段階が短いからです。

「寄生虫に対するワクチンは、人間に広く普及していません」と、PATHマラリアワクチンイニシアチブのディレクターで、今回の研究には関与していないアシュリー・バーケット氏は言う。「寄生虫は非常に複雑なのです。」

2つ目は、ワクチンの背後にある考え方は、体内の免疫システムが侵入者と戦うよう促すことです。例えば、インフルエンザワクチンは、不活化ウイルスを用いて体内の抗体産生を促し、自然界に存在する本物のインフルエンザウイルスから体を守ります。しかし、マラリア原虫の場合、研究者たちは、この原虫から身を守るために必要な免疫反応は、細菌やウイルスのワクチンよりもはるかに高いことを発見しています。

「場合によっては、桁違いに高い免疫反応が期待できます」とバーケット氏は言う。防御反応は6ヶ月しか持続しないかもしれない。「より効果的なマラリアワクチンを開発する上での重要な課題の一つは、長年にわたり高いレベルの防御効果を発揮するために必要なレベルで持続する免疫反応をいかに誘導できるかを理解することです。」

こうした多くの課題にもかかわらず、GSK社製の有望なマラリアワクチン「RTS,S」がアフリカで臨床試験を受けました。このワクチンは、マラリア原虫由来の単一のタンパク質を利用しており、原虫が肝細胞に侵入して成熟するのを防ぐ抗体の産生を誘導すると考えられています。生後5ヶ月から17ヶ月の乳幼児群において、RTS,Sはマラリアの発症率を約40%減少させました。これは、マラリア症例10例中最大4例を予防できることを意味します。これを受けて、世界保健機関（WHO）は現在、このワクチンの試験的導入を調整しており、ガーナ、ケニア、マラウイの約100万人の子どもたちへの接種が見込まれています。

サナリアが開発しているのは少し異なる。原虫由来の単一のタンパク質ではなく、5,000以上のタンパク質を含む原虫全体を低線量放射線で不活性化したものを使用するのだ。サナリアのワクチン「PfSPZ」は、肝臓で増殖する原虫をキラーT細胞に攻撃させることで効果を発揮すると考えられている。2017年に発表された、マラリアの猛威を振るうマリで実施された研究では、ワクチンを接種した成人参加者の66%がマラリア感染症を発症したのに対し、プラセボを投与された参加者では93%が発症したことが明らかになった。（マラリアワクチンの専門家は、試験場所や参加者の集団が異なるため、ワクチンの有効性を直接比較することは難しいと警告している。）

現在第2相臨床試験中のPfSPZを製造するには、寄生虫全体が必要です。そのため、サナリア社の技術者は、蚊を手作業で解剖するという繊細な作業に高度な訓練を受けています。「蚊を一匹ずつ腹部でつかみ、頭部を体から切り離して腺を絞り出します」と、サナリア社のワクチン抽出、免疫学、モデルシステム担当マネージングディレクター、スマナ・チャクラヴァルティ氏は言います。「この絞り出し工程で、貴重な寄生虫が生息する腺とその周囲の物質だけが蚊から確実に取り出されます。それ以外のものは何も含まれません。」

蚊外科医たちは、2ヶ月間、週3日、1日6時間の訓練を受け、この技術を習得します。サナリアがワクチン製造キャンペーンを開始した当時、解剖医は1時間あたり約60匹の蚊から寄生虫を抽出できました。しかし今では、その訓練を経て、1時間あたり平均300匹の蚊を抽出できる人材を擁しています。

たとえ部分的にでもプロセスを自動化すれば、理論上はその割合をさらに高めることができます。PfSPZワクチン1回分を作るのに蚊1匹が必要であり、世界中で32億人がマラリアに感染し、年間約2億人が感染していることを考えると、これはなおさら重要です。

そこで、蚊取りギロチンの話に移ります。「蚊をカートリッジに仕分けできれば、カートリッジ内で蚊の頭、首、胸部がきちんと整った状態で収まれば、すべての頭を一度に切り落とし、腺を一度に絞り出して回収できるのではないかというアイデアを思いつきました」と、このシステムの開発に携わったジョンズ・ホプキンス大学のエンジニア、ラス・テイラー氏は語ります。これは技術者の訓練時間に大きな影響を与えました。手作業での解剖では、1時間あたり300匹の蚊を駆除できるまで60時間から120時間かかりますが、この装置を使えば、訓練時間はわずか4時間から6時間です。

では、ロボットによる代替から安全な仕事などあるのでしょうか？しかし、特にこの状況においては、自動化は必ずしもそうではありません。近い将来、ロボットがあなたの仕事の一部を担う可能性の方が高いかもしれません。ワードプロセッサを考えてみてください。その導入によって労働者は不要になったのではなく、生産性が向上したのです。蚊取りギロチンでも同じ原理です。人間は依然として、そしておそらくこれからも、ある程度は、その役割を担い続けるでしょう。「私たちの目標は、それを完璧にすることです。そうすれば、ロボットによるアプローチを導入した時に、私たちは飛躍的に成長できるのです」と、サナリアのCEO兼最高科学責任者であるスティーブ・ホフマンは述べています。

では、なぜこれほどの努力が必要なのでしょうか？どちらも有効性を示しているのに、なぜ2種類のマラリアワクチンを追求する必要があるのでしょうか？それぞれに長所があるからです。「PfSPZワクチンは、マラリアシーズン全体を通して成人の感染リスクを予防することが示されていますが、RTS,Sワクチンではそのような効果は示されていません」と、NIHでマラリアを研究し、過去にサナリア社と共同でフィールド有効性試験を行ってきたパトリック・ダフィー氏は述べています。一方、RTS,Sワクチンは小児の臨床マラリア発症率を低下させることが示されていますが、PfSPZワクチンではそのような効果は示されていないとダフィー氏は付け加えています。

マラリアとの戦いがここまで進展したことは、まさに科学の偉業と言えるでしょう。ほんの数十年前までは、マラリアワクチンが実現可能かどうか、懐疑的な見方が広がっていました。「もはや問題は『ワクチンはできるのか』ではなく、『マラリアワクチンでどこまで進歩できるか』です」とダフィー氏は言います。

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