検査が遅れている地域で、変異株ハンターが新たな変異株の発見に競争

2月中旬、アンゴラの首都ルアンダの空港で3人の旅行者が足止めされた。石油産業の中心地であるアンゴラには、パンデミックの最中でさえ、ヨーロッパや南アフリカからの旅行者が多数訪れていた。南アフリカでは、新型コロナウイルス感染症（COVID-19）を引き起こす2つの懸念される変異株が蔓延している。しかし、アンゴラではまだこれらの変異株が広く蔓延していなかったため、保健当局はこの冬、対策を急いだ。旅行者はパスポートにスタンプが押される前に迅速抗原検査を受け、30分で結果が出るのを待つ。陰性の場合は自主隔離となり、数日後に再検査を受ける。陽性の場合は、隔離ホテルで2週間滞在することになる。3人の旅行者にとって、これは後者の選択肢だった。

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数週間後、彼らの鼻から採取されたサンプルが、南アフリカ南方2,200マイル、クワズール・ナタール大学の遺伝学者トゥリオ・デ・オリベイラの研究室に届いた。彼は驚きを隠せなかった。この3人の旅行者を感染させたウイルスは、他のほとんどの地域で蔓延している株とは似ても似つかなかった。その中には、より速く拡散し、特定の種類の免疫を回避する能力を持つことから「懸念される変異株」と呼ばれる株も含まれていた。これらの変異株が兄弟だとすれば、このウイルスは忘れられたまたいとこのようなものだった。これは、パンデミックの初期に出現し、その後まもなく他の変異株に打ち負かされたかに見えて姿を消したウイルスの系統に由来していた。しかし、1年後、このウイルスはここに存在していた。しかも、それは活発に活動していたのだ。ウイルスはそれ以来、数十もの変異を積み重ねており、その中には、伝染力の上昇と免疫回避によって他の株を懸念させるものと同じ変異も数多く含まれていた。そして、ウイルスは独自に、同様の遺伝学的結論に至ったのだった。

この新たな変異株は、疫学上の空白を突如として現れたかに見えた。ある意味では、まさにその通りだった。というのも、旅行者らは、パンデミックが公式には存在していなかった国から到着したからだ。昨年6月、タンザニアのジョン・マグフリ大統領は、3日間の国民的祈りによってウイルスを撲滅し、国内の新型コロナウイルス感染が終息したと宣言した。それ以来、国内の医師や非営利団体からの報告は、他のどの国にも劣らず猛威を振るう「隠れた流行」についてのものだった。しかし、政府のデータは消え去っていた。検査数も、症例数も、ゲノム配列も。わずか3つのゲノムという非常に少ない情報から、この新たな変異株が何を意味するのかを判断するのは困難だった。この変異株はどこから来たのか、そしてその近縁種はどこにいるのか？広く蔓延しているのか、それともこれらの症例は単なる偶然なのか？この変異は、理論上だけでなく、実際にも心配な問題なのか？デ・オリベイラと彼の同僚たちは現在、これらの疑問に答えようと急いでいる。

こうした驚きは、デ・オリベイラ氏の仕事ではよくあることだ。パンデミックが始まって以来、アフリカの研究室がウイルス配列の主要なデータベースであるGISAIDにアップロードしたゲノムは1万2000件未満で、人口がアフリカの半分にも満たない北米大陸からのアップロード数は28万件に上る。アフリカのゲノムの約半分は南アフリカから来ており、デ・オリベイラ氏の研究室は南アフリカの国家的な配列解読活動の中心的存在となっている。つまり、まだ探究すべきギャップがたくさんあるということだ。「憂慮すべき事態です」と、ベルン大学の分子疫学者、エマ・ホドクロフト氏は言う。「広大なアフリカ大陸で、新型コロナウイルス感染症の発生が起きていることは分かっています。しかし、南アフリカ以外の地域で何が起こっているのか、私たちはよく分かっていません。」

デ・オリベイラ氏はここ数カ月、この状況を変えようと取り組んできた。12月初旬、南アフリカで感染者数が急増する中、同研究所はゲノム解析を進め、現在B.1.351として知られる株を特定した。この変異株は現在世界中に広がり、一部のワクチンの防御に対する耐性が強いため、頭痛の種となっている。これは南アフリカの近隣諸国への警鐘でもあった。そこでデ・オリベイラ氏の研究所は今年初め、アフリカ疾病予防管理センターと提携し、南部アフリカ10カ国から毎週または2週間ごとにサンプルの受け入れを開始した。これは、新たに発見された変異株や大陸各地で確認されている他の変異株を追跡する取り組みの一環である。もう1つの研究所であるナイジェリアのアフリカ感染症ゲノム研究センター（ACEGIP）は、アフリカ大陸の北半分を担当している。アンゴラのシルビア・ルツクタ保健相が共同で主導したこの研究は、月曜日にプレプリントとして発表されたが、まだ査読は受けていない。

過去1年間、新たな変異株の出現によりパンデミックの様相は一変し、各国は再びロックダウンを余儀なくされ、ワクチン戦略の見直しを迫られました。今や状況はまさに競争の様相を呈しています。より多くの人々にワクチンを接種することで、変異株の蔓延を抑え、新たな変異株の出現を遅らせることができます。しかし、アフリカでは、まだワクチン接種がごく少数の国にしか届いておらず、そのプロセスにはより長い時間がかかると予想されています。そして、ウイルスが複製を続け、人の間で拡散していくにつれ、ウイルス自体も変化し続け、世界全体に影響を及ぼすでしょう。

「道のりは険しいでしょう」とACEGIPの所長クリスチャン・ハッピ氏は語る。「大陸内では既に主要な変異株がいくつか見つかっており、おそらく今後もさらに増えるでしょう」。アフリカ諸国が協力して流行を抑えるのは珍しいことではないと彼は指摘する。すべての国がゲノムを迅速に解析できるシーケンシングマシンを利用できるわけではなく、利用できる国でも民間の研究所1社に頼っている場合が多い。そのため、政府と研究所は協力し、サンプルを海外に送るのではなく、ハッピ氏やデ・オリベイラ氏が率いるような高度なシーケンシングセンターを活用するネットワークを構築し、新興感染症に対処する方法を学んできた。2021年のこれまでのところ、このイニシアチブにより、アフリカで解析されたウイルスゲノムの数は2020年全体と比較して2倍に増加しており、年末までに5万ゲノムを作成することを目標としている。

配列解析能力は向上しているものの、依然として困難なプロセスだとハッピ氏は言う。無症状感染者の割合が高く、医療へのアクセスが限られているため、ゲノム配列解析につながる新型コロナウイルス感染症の検査は一部の地域では限られている。また、ソマリアのような国中からサンプルを収集・保管し、複数の航空機と搬送業者を経由し、完全な状態でナイジェリアに送るのは容易ではない。最近モガディシュから運ばれた数百のサンプルのうち、研究所が完全な配列を取得できたのはわずか10個だった。

SARS-CoV-2の変異株を捉える一つの方法は、パンデミックにおける一連の流行として捉えることです。変異株が最初に出現した時、あるいは新しい場所に初めて到達した時は、燃えさしのようなものです。拡散の機会が訪れ、変異によって他の株と競合できる状態になれば、すぐに燃え上がります。しかし、燃えさしは広範囲にわたる大火災よりも消火しやすいものです。変異株は国境で阻止でき、ホットスポットでのアウトブレイクは特定して鎮圧できます。ただし、そのためには、変異株ハンターが迅速に行動し、広範囲に網を張る必要があります。「これらの変異株は急速に蔓延する傾向があるため、一貫性と迅速な対応が必要です」とデ・オリベイラ氏は言います。「ワクチンを逃れる株の流行に6ヶ月も遅れて気付くような事態は避けたいものです。」

アンゴラで実施されている国境検査は、近隣諸国で確認された変異株に関連する感染拡大への対応として実施されているもので、監視体制の有効活用の好例だとデ・オリベイラ氏は言う。空港から採取した検体からは、新たな株だけでなく、南アフリカと英国で最初に特定され、現在では世界中に蔓延している懸念される変異株であるB.1.351とB.1.1.7の検体も多数検出された。アンゴラが今年初めに近隣諸国で経験したような感染拡大を経験しなかったのは、こうした症例を早期に発見することが不可欠だとデ・オリベイラ氏は考えている。旅行拠点で監視を実施することで、全体的な監視範囲も拡大する。例えば、タンザニアでは、3人の旅行者が偶然国境検査に遭遇するまで、研究者たちはゲノム監視を行う方法がなかった。

懸念される変異株が定着した場合でも、それを追跡できるかどうかは、公衆衛生当局が講じることができる対策に影響を及ぼします。「変異株のヒトの移動パターンを理解するため、配列解析は非常に役立ちます」とハッピ氏は言います。たとえばナイジェリアではこの冬、政府が原因不明の感染拡大を懸念しました。当初は、ウイルスの拡散が加速しているのか、人間の行動が原因であるのかを判断することは不可能でした。ゲノム配列解析により、英国で最初に確認された変異株であるB.1.1.7が原因であることが明らかになり、保健当局はホットスポットを特定し、重要な点として、国民に自宅待機が必要な理由を説明することができました。同様に、ウガンダウイルス研究所の研究者が同国で循環している新しい変異株を特定したとき、監視によって、株が最も密集していることが判明した刑務所や国内を横断するトラック輸送ルートでの検査が強化されました。

タンザニア旅行者から特定された変異株について研究者らを驚かせたのは、それが懸念される他の変異株と非常に遠い関係にあることだ。これはいわゆる「A系統」のメンバーであり、2019年に出現して以来「19系統」と呼ばれることもある。そして、初めてヒトに感染したウイルスに最も近い既知の系統だ。「ポスドクからSlackメッセージで『A系統って何だ?』と言われた」と、ハーバード大学でウイルスの進化を研究している疫学者ビル・ハネジ氏は言う。A系統の変異株は現在でも時々検出されるが、2020年初頭までに、そのほとんどはまだ支配的なB系統のメンバーに競り負けていた。この発見は、ウイルスの拡散における人間のネットワークの力を強調している、とハネジ氏は付け加える。B系統の変異株は明らかに世界中に広がるのに適した突然変異を獲得したが、運も加わっていたとしたらどうだろうか。 B 系統のウイルスがたまたまニューヨーク市やイタリアのような人口密集地に早くから定着し、そこから世界中に広がった可能性もある。

一方、A系統のウイルスは、検査や遺伝子配列の解析が不十分な地域で、ほとんど検出されることなく循環し続けていたようだ。その過程で、この変異株は、それらの懸念される株で特定されたのと同じ変異の多くを獲得した。これは、このウイルスが収束進化と呼ばれる現象を示しているもう一つの確かな証拠だと、ルイジアナ州立大学保健学部シュリーブポート校の微生物学者ジェレミー・カミル氏は言う。収束進化とは、ウイルスの増殖を助ける特定の変異（おそらく複製能力の向上、あるいは細胞への侵入能力の向上など）が、他の変異株を凌駕する助けとなるため、独立して出現する現象だ。「この収束は非常に顕著です」とカミル氏は言う。この新しい株の場合、その収束にはE484Kと呼ばれる変異が含まれる。この変異は、ウイルスが特定の免疫防御を回避するのを助けることから、研究者らから「Eek」というニックネームが付けられている。この変異は、ウイルスが細胞に侵入するために使用する受容体結合ドメインで発生する。

しかし、これらの変異のうち少なくとも1つは、懸念される他の変異株には見られなかった。それは、結合ドメインの別の場所、R346と呼ばれる部位の変異である。SARS-CoV-2に対する抗体は、ウイルスの異なる部位に付着する能力に基づいてクラスに分類される。これらのクラスのうち3つが最も強力で、これまでのところ、懸念される変異株はE484Kのように、そのうち2つのクラスの有効性を阻害する変異を持っていた。シアトルのフレッド・ハッチンソンがんセンターのジェシー・ブルーム研究室の研究によると、R346は3番目のクラスに影響を及ぼす。次のステップは、ワクチンや過去の感染によって生成された抗体が、実験室での試験でこのウイルスに対してどのように機能するかを確認することだ。「R346の変異は、一部の血清による抗体の中和をさらに弱める可能性がある」とブルーム氏は電子メールで述べている。この種の研究はすでに南アフリカで行われており、この変異株は特定から数週間以内にバイオセーフティレベル3の研究室で培養された。

この変異株はウイルス学者にとって興味深く、追跡する価値がある証拠は豊富にあるものの、まだ警戒すべきほどではない。これらの変異の機能的影響を理解するための実験室研究はまだ行われておらず、3つの遺伝子サンプルだけでは、この変異株がどのように、どこで広がっているのかについて明確な結論を導き出すには不十分だ。より多くの遺伝子配列があれば役立つだろうが、タンザニアの状況を考えると、入手は困難だ。

変化の兆しは見られる。3月、デ・オリベイラ氏のチームがアフリカ連合（AU）の外交ルートを通じてタンザニア政府にこの変異株に関する情報を伝えていた頃、マグフリ大統領は体調を崩し、死亡したと報じられた。（公式には死因は心臓疾患とされているが、一部の専門家は新型コロナウイルス感染症（COVID-19）の可能性を指摘している。）デ・オリベイラ氏の論文プレプリントがオンラインに掲載された翌日の火曜日、タンザニアの新大統領サミア・スルフ・ハッサン氏は、同国がCOVID-19の存在を改めて認識し、パンデミックへの対応を強化するための科学委員会を設置すると発表した。

一方、デ・オリベイラ氏はアフリカCDCと協力し、タンザニア国境付近（例えばマラウイやモザンビーク北部）での監視を強化している。「私たちの最大の夢は、この変異株をできるだけ早く根絶することです」と彼は言う。そして、より広範な監視活動は今後も拡大していくと彼は言う。重要なのはパニックを誘発することではない。新たな変異株が、既に発見されている変異株よりも大きな問題を引き起こすとは、到底言えない。これまでに特定された最も危険な変異株でさえ、一部のワクチンの効果を弱めるだけで、完全にワクチンを逃れることはできない。しかし、特にウイルスがしばらく移動を続ける地域では、警戒を怠らないことが重要だ。「世界中にワクチンを接種しなければ、変異株はかなり急速に広がる可能性があります」とデ・オリベイラ氏は言う。

新たな変異株の出現は、各国のワクチン接種レベルが上昇しているとしても、世界の指導者たちが油断できないことを改めて認識させている。検査と追跡、国境でのスクリーニングを継続する必要がある。しかし、バランスの取れたアプローチが求められる。新たな発見に警戒し、それらの変異株が蔓延している国の人々を追放したくなるかもしれない。しかし、そうすることで、各国政府が検査と遺伝子解析への取り組みに参加する意欲を削ぐ可能性がある。重要なのは、こうした取り組みが拡大し続けることだ。「人々が警戒していなかったために、懸念される変異株が発見されるのが遅すぎるという事態は、はるかに悪い結果を招くでしょう」とハネージ氏は言う。

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