医療は、 個別化医療という新たな時代を迎えつつあります。治療を患者一人ひとりに合わせるこの時代を実現するため、世界各地の研究者は、 人間、 細菌 、 ウイルスのDNA変異を検出できる、より安価な検査の開発に取り組んでいます。
南アフリカでは、研究者たちがこうした新しい高スループット検査法を用いて、HIV薬剤耐性の問題の解決に取り組んでいます。薬剤耐性検査は、効果的なHIV治療プログラムに欠かせないものとされていますが、これまで検査費用は非常に高額でした。
現在、 南アフリカでの新たな研究 により、費用を最大10分の1に削減する解決策が生まれ、ほぼ誰もが利用できるHIV薬剤耐性検査の実現が期待されています。
HIVは発見から30年以上を経た今も、 並外れた医療および公衆衛生上の課題であり続けています 。抗レトロウイルス薬（ARV）はウイルスのライフサイクルを妨げるのに有効ですが、HIVの 複製 は非常に不安定です。複製の過程でウイルスのDNAに変異が生じ、ARVへの耐性をもたらすことがあります。
高まる薬剤耐性
耐性株の拡散が続けば、HIV薬剤耐性は公衆衛生にとって時限爆弾となる可能性があります。安価な第一選択の抗レトロウイルス薬に耐性を持つ患者は、より高価な代替薬を服用しなければならず、選択肢が限られるとともに、治療費が大幅に増加します。
世界保健機関（WHO）は、 推計しています 。2010年には、世界のHIV陽性患者の20人に1人が薬剤耐性株に感染していました。 その後の研究 では、この割合が低・中所得国で上昇していることが示唆されています。
南アフリカでは、 640万人を超える人々 がHIVに感染しています。そのうち、 250万人 が抗レトロウイルス薬を服用しています。 同国では18種類の薬剤が 利用可能で、患者には通常、耐性が生じる可能性を抑えるため、3種類以上の薬剤が同時に処方されます。
南アフリカでは毎年、患者の約 9％ が第一選択の抗レトロウイルス療法で治療に失敗しています。処方された抗レトロウイルス薬への耐性が原因で治療が奏功しない場合、耐性ウイルスは抑制されずに複製を続けます。この耐性が検出されず、治療されなければ、ウイルスは患者の免疫系を破壊し、エイズへの進行を 速めます 。
薬剤耐性を獲得した患者は、治療が十分に有効な患者よりも感染力が強くなります。体液中のウイルス量が多いため、他者に感染させる可能性が高まります。さらに、新たに感染した人が耐性株に感染するおそれもあります。
時限爆弾を防ぐ
ほとんどの 公衆衛生ガイドライン は、HIV陽性患者の診断時に薬剤耐性検査を行い、患者の治療が奏功しなかった場合にも、再度検査することを推奨しています。
薬剤耐性検査では、患者の血液サンプル中のHIVのDNAを「読み取り」（シーケンシング）、既知の薬剤耐性変異のリストと照合します。
南アフリカHIV臨床医協会は現在、 推奨しています 。第一選択の抗レトロウイルス療法が奏功しなかった場合に限って検査を行うことを。しかし、この推奨を実際に実施することさえ大きな課題です。市販の検査は患者1人あたり約 5,000ランドかかり、南アフリカの公衆衛生部門にとって重い負担となっています。
新たな解決策
しかし、新技術にはこの負担を軽減する可能性があります。大学の南アフリカ国立バイオインフォマティクス研究所における私たちの 新たな研究 は、費用を最大10分の1に抑え、ほぼ誰もがHIV薬剤耐性検査を受けられるようにします。
私たちは、多数の患者から採取したHIVサンプルを解析するウェブアプリケーションを開発しました。これらのサンプルは、高スループット・シーケンシング装置を用いて同時にシーケンシングされました。このように並行してシーケンシングすることで、患者1人あたりの費用を大幅に削減できます。
高スループット・シーケンシング装置は、DNA配列の短く誤りを含みやすい「リード」を最大数百万個生成します。患者ごとの血液中のHIV像を再構成するためには、利用に先立ち、これらを特定して誤りを修正する必要があります。
このデータははるかに複雑ですが、私たちの手法なら、従来の高価な方法より安価なだけでなく、より正確な結果を得られます。各患者のHIVをより多く複製してシーケンシングできるため、薬剤耐性変異を検出できる可能性が高まります。
このソフトウェアは、クラウドコンピューティングと、データの誤りを修正して薬剤耐性変異を正確に検出する新しいアルゴリズムを組み合わせています。アプリケーションはその後、患者が耐性を持つ薬剤（赤）と感受性のある薬剤（緑）を示す、シンプルな信号機形式のレポートを出力します。このレポートはプライマリケア医が解釈し、患者の薬剤耐性プロファイルに合わせた治療計画に活用できます。
この薬剤耐性検査法は、資源の乏しい環境でHIV治療の標準的な一環として導入できるほど低コストです。個々の患者の転帰を改善するだけでなく、新規感染や伝播した薬剤耐性による公衆衛生上の負担も軽減します。
本記事は The Conversationとの協力により掲載されています。 原文をお読みください。掲載は、世界経済フォーラムが見解を支持することを意味するものではありません。
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著者：イモジェン・ライトは、西ケープ大学のバイオインフォマティクス分野の博士研究員です。
ヨハネスブルグ南部のンコシズ・ヘイヴンで、9歳のトゥメロが服薬前に抗レトロウイルス薬（ARV）を見せている。ロイター／シフィウェ・シベコ