西アフリカで続く エボラ出血熱の流行 では、報告された26,500件の症例のうち、11,000人を超える犠牲者が出ています。この流行は、心理面、医療面、社会面、経済面に傷痕を残し、その回復には何年もかかるでしょう。リベリアでは流行の 終息が宣言されたばかりですが、ギニアとシエラレオネでは続いています。この株が再び現れた場合に備え、私たちがよりよく準備しておくことが重要です。
近年、流行の制御における有望な進展として、ゲノム監視の開発が挙げられます。これは、病気を引き起こす微生物、すなわち病原体の遺伝暗号全体を解読できるようにするものです。こうした情報により、ゲノムがどのように進化するのか、その起源として何が考えられるのか、また、ヒトへの感染に必要なタンパク質をコードする遺伝子は何かを、かつてないほど詳しく把握できます。
つい最近まで、ゲノム監視は従来型の学術研究環境に限られており、通常は数十万ポンドのシーケンサーを使い、設備の整った分子生物学研究室に依存していました。昨年の時点では、エボラウイルスのゲノムを解読する現実的な方法は、検体を専門研究所に輸送することだけでした。その結果、現地の許可取得に遅れが生じ、輸出許可の確保や、検体輸送に必要な高額な配送手段の調達にも大きな困難が伴いました。検体は状態の悪いまま到着し、受領後もゲノム配列の生成に数週間から数か月かかることがありました。
バーミンガム大学では、携帯型のリアルタイム・ゲノム監視に有望な新手法に取り組んできました。目的は、ゲノム解析にかかる時間を短縮し、エボラのような流行や新たな病原体に対応する能力を高めることです。患者の検体を受け取ってから48時間未満でこれを実現できることを、私たちはすでに示しました。
携帯型パック
先月、私の研究グループである微生物学・感染症研究所に所属するバイオインフォマティクス研究者で博士課程の学生、ジョシュ・クイックが、流行の震源地であるギニアに赴きました。彼は、預け入れ荷物に入れて運べる携帯型ゲノム監視システムを持参しました。このシステムには、英国企業オックスフォード・ナノポアが開発した、USBメモリー型の携帯シーケンサー「MinION」が複数台含まれ、エボラウイルスの配列を生成するために必要な薬品、ピペット、プラスチック製チューブも一式そろっていました。
この機器は、ギニアとシエラレオネのエボラ流行地域で診断サービスを提供する移動式研究所、 欧州移動研究所 （EML）に設置されました。2週間以内に、ジョシュはエボラウイルスのゲノム配列を14件生成しました。患者から血液検体を採取してから最短48時間で生成されたこれらの配列は、ウイルスのさらなる拡大を食い止めようとする疫学者が活用できます。
患者の検体を比較すれば、それらが感染伝播の連鎖に属する可能性が高いか、あるいはまだ発見されていない感染ネットワークがあるかを判断できます。これは、ウイルスが一定の速度、すなわち年間約20か所の違いが生じる速度で変化・変異するために可能です。
ジョシュは、完全に稼働する監視研究所を残して帰りました。現在、同研究所はギニア西部のコヤでEMLによって運営され、ゲノム配列情報をリアルタイムで提供しています。
ゲノム解析とワクチン
今回の流行における前向きな進展の一つは、ワクチン開発とワクチン試験が迅速に進んだことです。ウイルスが進化してワクチンを回避できるようになるかを確認し、ウイルスゲノムに直接作用する早期治療法を開発するうえで、ゲノム監視は重要です。治療の標的となる領域に変化が生じれば耐性につながる可能性があるため、ゲノム監視データはこうした取り組みに携わる人々にとって大きな価値があります。
ゲノム監視は、食品媒介病原体の追跡にも利用できます。2011年、ドイツで発生した大腸菌の流行は、流行中にゲノムデータが公開された初期の事例の一つでした。 私たちはこの流行の ゲノムデータを分析し
、病気を引き起こした株が、こうした流行ではそれまで確認されていない種類であることを示しました。また、感染源として考えられるのは動物ではなく、ヒトの間で循環していた株であると突き止めました。
携帯型ゲノム監視によって、食品媒介の流行を感染源まで、はるかに迅速にさかのぼって検出できるかもしれません。将来は、生産者が生産現場でゲノム解析を用いて食品の品質を監視できるようになる可能性があります。 さらに身近なところでは、10万人ゲノムプロジェクト
によって、ゲノム解析が一般化しつつあります。そして新技術の登場により、個人が自分自身のゲノムを解読したり、感染性病原体を自宅やかかりつけ医の診療所で解析したりできる日も近いかもしれません。エボラについては、携帯型のリアルタイム解析を提供できる能力が、将来の対応力を高めることを期待しています。 この記事は当初、The Conversation に掲載されました。元の記事
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のMRC生物医学情報学特別研修フェローです。
