まずこのワクチンの新しい点を説明し、またmRNAワクチンを出しているBioNTech (ファイザー) 社とModerna社の製品の違い、最後に考えられる問題点ついても解説したい。

ウイルスのワクチンには弱毒化ウイルスを用いた生ワクチンと、不活性化ワクチンの2つがある。生ワクチンの場合、毒性が低いだけで実際のウイルス感染は成立している。したがって中和抗体の産生 (液性免疫) と細胞傷害性T細胞の活性化 (細胞性免疫) の2つが生じる。つまり、ウイルス感染自体を抑制できる強力な免疫が誘導される。生ワクチンは強力な方法だが、弱毒化ウイルス株の樹立には長い時間を必要とする。また、病原性復帰という視点から考えると、今回のようなウイルスではこの方法は使うことができない。

不活性化ワクチンは、インフルエンザなどで古くから用いられている。この場合、ウイルス粒子は感染できないので異物として認識され、抗原提示細胞 (マクロファージや樹状細胞) へ運ばれる。すると、液性免疫しか誘導されない。ウイルス感染の多くは粘膜局所で生じる。ワクチンによって液性免疫のうちIgGしか産生誘導できないと、粘液に邪魔されて抗体がウイルスと結合できないので、感染を抑制できない。よく、インフルエンザのワクチンを接種したのにウイルス感染したという話を聞くが、従来型の不活性化ワクチンは感染を止めることはできない (感染を抑制するのは、細胞性免疫。または、不活性化ワクチンでも粘膜で異物と結合できるIgAを誘導できるタイプのワクチンである)。このワクチンは、主に重症化を抑えることを目的としている。

新型コロナウイルスの場合、不活性化ワクチンで十分なのだが、それを作るのは容易ではない。インフエンザワクチンの場合、ワクチンを大量に供給するため、孵化鶏卵 (胚が成長中の卵のこと) にウイルスを接種してこれを回収、不活性化する。ところが、新型コロナウイルスでは、孵化鶏卵を使ったウイルス産生がうまくいかない^{キヤノン インクタンクBJI-P321BK（4P）ブラック 9044B001 1パック（4個）}(業務用10セット) 【純正品】 Canon キャノン インクカートリッジ/トナーカートリッジ 【6396B001 PGI-73Y イエロー】

RNAを脂質キャリアに入れて細胞へ導入する。この技術は、我々がsiRNAなどでルーチンに使っている技術である (Lipofection)。このsiRNAをmRNAにすれば、Lipofection法により細胞質でタンパク質を作ることができる。だが、通常の実験ではmRNAの遺伝子導入はほとんど行われない。mRNAは極めて壊れやすいからだ。また逆に大量のRNAが一度に細胞に入った場合、そのRNAはウイルスなどに由来する異常なRNAとして細胞に認識されてしまい、Toll様受容体 (TLR) の活性化を引き起こす (自然免疫と呼ばれる)。つまり、免疫を活性化するのに必要な量のウイルスタンパク質が作られる前に、その細胞は死んでしまうことになる。もちろん大量のmRNAを作った場合、コストは莫大なものになる。したがって、mRNAワクチンはユニークなアイデアだが、実用化には多くのブレイクスルーが必要とされた。

1つ目のブレイクスルーは、核酸修飾を受けたRNAは、TLRと反応しにくいという発見である^{USB顕微鏡カメラビデオ KP-2307V 21MP HDMI Cマウント実験用 顕微鏡カメラ 産業用 カメラセンサー(US Plug)}。TLRの中の核酸受容体は、RNAウイルスの感染を感知するシステムである。RNAウイルスは感染後大量のRNAを産生するので、核酸修飾が追いつかず、ウイルス感染細胞では未修飾なRNAが大量に産生されていると思われる。興味深いことに、RNA修飾とタンパク産生について細かく解析すると、ウリジンをシュードウリジンに変更すればタンパク質を多く産生することができ^{Canon トナーカートリッジ CRG-318YEL CRG318Y CRG-318Y(代引不可)【送料無料】}、更に、1メチルシュードウリジンに変更すれば、元のRNAの数十倍ものタンパク質を作り出すことができる^{【現物再生品】【期間限定】【リサイクルトナー】 CT203338 ブラック (CT203334の大容量) フジゼロックス用 ※空カートリッジを先に回収 【沖縄・離島 お届け不可】}。このことは、少量のRNAでもタンパク質を効率よく細胞に作らせることが可能になったことを意味する。

更なるブレークスルーは、Cap構造である。Cap構造はmRNAの安定化や翻訳促進に重要な構造だが^{リコー RICOH SPドラムユニット C740 ブラック【リサイクル品】【即日出荷】【送料無料】【RICOH SP C740/RICOH SP C751/RICOH SP C750】}≪10月度 月間優良ショップ受賞≫【業務用】LB317B （ブラック大容量） リサイクル トナー プロセスカートリッジ 富士通 FUJITSU 送料無料【インク革命】^{【送料無料】キヤノン トナーカートリッジCRG-054HYELイエロー}NEC トナーカートリッジ PR-L9110C-12 M マゼンタ(代引不可)【送料無料】^{Black Diamond(ブラックダイヤモンド) エアネット ウィメンズ/ブラックアクアベルデ/S BD13202アウトドアギア 登山 トレッキング ハーネス ブラック 女性用 おうちキャンプ ベランピング} (Capの発見とウイルスに関する重要な論文は、以前、古市先生がエッセイを書かれている^{MX-27JT BA/CA/MA/YA (4色セット) リサイクル トナーカートリッジ MX-2300G/ MX-2300FG/ MX-2700G/ MX-2700FG (MX27JT) 機種注意 シャープ対応 黒 青 赤 黄}【4色セット】 リコー用 タイプ400B / TYPE400B リサイクルトナーカートリッジ (即納再生品) 【沖縄・離島 お届け不可】

では、これをワクチンとして用いるというのは、どういうことなのか。mRNAを脂質ナノ粒子 (LNP) で包み、筋肉注射を行う。するとmRNAは筋肉細胞内に入り、細胞質で直ちにタンパク質が作られる。そのタンパク質は、細胞内の酵素でプロセッシングを受け、MHCクラスIに提示される。すると、細胞性免疫が活性化される。また、細胞に発現している完全な形のウイルスタンパク質は、異物である。細胞が死ねば、このタンパク質は抗原提示細胞へと輸送され、細胞内でプロセッシングされた後、MHCクラスIIに提示される。これは、やがて液性免疫の活性化へとつながる。

つまり、mRNAワクチンは擬似的なウイルス感染を体内で生じさせ、細胞性免疫、液性免疫の両方を活性化する技術なのだ。もちろん、全てのウイルスタンパク質が発現している生ワクチンと比べると免疫効果は弱いが、不活性化ワクチンよりはかなり強いことになる。さらに、変異ウイルスが出た場合も塩基配列を変えるだけだから、迅速な対応が可能となる。例えば、最近イギリスで発見された感染効率の高いウイルス株が、今のワクチンに効果がなくても 、すぐに対応可能だろう。では、今回開発が進んでいる2社のワクチンの詳細はどのようなものなのであろうか。

BioNTech社のワクチン (BNT162b2: Tozinameran) の場合、Cap1は改良型になっている。5’UTRはhuman alpha globin由来の配列である、この下流に新型コロナウイルスの感染に重要なSpikeタンパク質のシグナルペプチド、さらにコード領域を組み込んでいる。コード領域には、K986P、V987Pという2つの変異を挿入することで、中和抗体が産生されやすいようになっている。更に、3'UTRにはAmino-terminal enhancer of split (AES) という遺伝子に由来する配列と、ミトコンドリアの12Sリボゾームに由来する配列が挿入されており、これらの配列によりRNAの安定化と翻訳効率の増加が行われる。この後には、polyAが付加されている。もちろん、ウラシルは全て1メチルシュードウリジンに置換されている。このワクチンの保存は-80度となっている。全長は4,284塩基にもなる、長大なmRNAである^{ブラザー/大容量トナーカートリッジ イエロー/TN-296Y}。

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古市先生のエッセイにもあるように、この2つのワクチンがなぜこれほどの速度で開発できたのか疑問に思う人は多いと思う。ワクチン開発には、最適なウイルス株の選定や、重要な抗原部位の同定、副作用への対応など一般的には5-10年の歳月を必要とする。

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これらのワクチンに共通する問題は、3つある。

1つ目の問題は、温度管理である。多くのワクチンは、10度以下の冷蔵状態で保存されており、-20度や-80度で保存するワクチンは、長いワクチンの歴史の中で初めてではないだろうか。医療機関における温度管理が不十分だと、ワクチン効果は低くなることが予想される。

2つ目の問題は、アレルギーである。12月20日時点で、BioNTech社のワクチンは27万人に接種して6名の重症アレルギー (アナフィラキシー) が報告されている。頻度は、100万人あたり22名である。インフルエンザワクチンの場合、100万人あたり1.35人と言われている。この頻度はやや高い印象があるが、今回のワクチンはかなり厳密な監視下の元、投与が行われている。したがって、他のワクチンよりも発症頻度が高く出ているのかもしれない。両製品ともにLNPの構成成分にポリエチレングリコール (PEG) が含まれている。PEGは実験でよく使われるだけでなく、化粧品や歯磨き粉にも含まれており、多くの薬にも使われている試薬である。ところが、実はPEGアレルギーというのが存在する。このアレルギーは突然発症することが多く、その場合mRNAワクチン全般が投与できないことになる (日常生活にも、かなり支障をきたすかもしれない)。実は数万人規模のワクチン臨床治験では出なかった有害事象が、10万人、100万人ではじめて見えてくることがある。超特急で開発したこのワクチンも、副作用の問題を克服するのは容易ではない。このことも、ワクチン開発の難しさを物語っている。

3つ目の問題は、自己免疫疾患である。ウイルス感染がほとんど生じない細胞にウイルスが感染した場合、ごくまれに自己免疫疾患が生じることがある。mRNAワクチンは筋肉注射されている。新型コロナは筋肉細胞にも感染する可能性が指摘されているが、それは重症例のみである。また筋肉細胞でSpikeタンパク質が発現すると何が生じるのか、細かい影響はわかっていない。したがって、副作用として思わぬ症状が報告されるかもしれない（注：2021年9月現在、mRNAワクチンは、自己免疫疾患を引き起こさないことが判明した。詳しくは、RICOH IPSiO SP トナー マゼンタ C710 515290【日時指定不可】を読んでほしい）。

従来の手法と比べ、mRNAワクチンは強力な感染予防効果が期待できる (両社のワクチンともに効果が90%以上と高いのはこのためである)。しかし、製品化されて時間がまだないので、まだ副作用の頻度が予想できないという欠点がある。ただし、アレルギーや自己免疫疾患の頻度はかなり稀であると予想される (投与したmRNAは最終的には分解されるため)。ファイザーのワクチンの場合、臨床治験になんと4万2千人もの人が参加し、更に米国では既に25万人が投与を受けたという。この中でいまだ自己免疫疾患の報告はない。まだわからない部分はあるが、それだけ期待されており、新型コロナどころかワクチンを革命的に変える可能性を秘めたワクチンなのだ。そしてこのワクチンの開発は、数十年にわたる基礎研究の積み重ねからできたというのも重要であろう。

 

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